Il sistema disomogeneo È uno che, nonostante la sua apparente omogeneità, le sue proprietà possono variare in determinate posizioni nello spazio. La composizione dell'aria, ad esempio, anche se è una miscela omogenea di gas, cambia a seconda dell'altitudine.
Ma cos'è un sistema? Un sistema è generalmente definito come un insieme di elementi correlati che funzionano nel loro insieme. Si può anche aggiungere che i suoi elementi intervengono insieme per svolgere una specifica funzione. È il caso dell'apparato digerente, circolatorio, nervoso, endocrino, renale e respiratorio..
Tuttavia, un sistema può essere qualcosa di semplice come un bicchiere d'acqua (immagine in alto). Notare che quando si aggiunge una goccia di inchiostro si scompone nei suoi colori e si diffonde in tutto il volume dell'acqua. Questo è anche un esempio di un sistema disomogeneo.
Quando il sistema è costituito da uno spazio specifico senza limiti precisi come un oggetto fisico, viene quindi chiamato sistema materiale. La materia ha una serie di proprietà come massa, volume, composizione chimica, densità, colore, ecc..
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Le proprietà fisiche della materia si dividono in proprietà estensive e proprietà intensive.
Dipendono dalla dimensione del campione considerato, ad esempio dalla sua massa e dal suo volume.
Sono quelli che non variano con la dimensione del campione considerato. Queste proprietà includono temperatura, densità e concentrazione..
D'altra parte, un sistema dipende anche dalla fase o dallo stato in cui la materia è correlata a queste proprietà. Quindi, la materia ha tre stati fisici: solido, gassoso e liquido..
Un materiale può avere uno o più stati fisici; è il caso dell'acqua liquida in equilibrio con il ghiaccio, un solido in sospensione.
Il sistema omogeneo è caratterizzato dall'avere la stessa composizione chimica e le stesse proprietà intense dappertutto. Ha una singola fase che può essere allo stato solido, liquido o gassoso.
Esempi del sistema omogeneo sono: acqua pura, alcool, acciaio e zucchero disciolti in acqua. Questa miscela costituisce quella che viene chiamata una vera soluzione, caratterizzata dall'avere il soluto un diametro inferiore a 10 millimicras, essendo stabile alla gravità e all'ultracentrifugazione..
Il sistema eterogeneo presenta valori diversi per alcune delle proprietà intensive in diversi siti nel sistema in esame. I siti sono separati da superfici di discontinuità, che possono essere strutture membranose o superfici delle particelle..
La dispersione grossolana di particelle di argilla in acqua è un esempio di un sistema eterogeneo. Le particelle non si dissolvono nell'acqua e rimangono in sospensione fintanto che il sistema è agitato..
Quando l'agitazione cessa, le particelle di argilla si depositano sotto l'azione della gravità..
Allo stesso modo, il sangue è un esempio di un sistema eterogeneo. È costituito da plasma e da un gruppo di cellule, tra cui gli eritrociti, separati dal plasma dalle loro membrane plasmatiche che funzionano come superfici di discontinuità..
Il plasma e l'interno degli eritrociti hanno differenze nella concentrazione di alcuni elementi come sodio, potassio, cloro, bicarbonato, ecc..
È caratterizzato dall'avere differenze tra alcune delle proprietà intensive in diverse parti del sistema, ma queste parti non sono separate da superfici di discontinuità ben definite.
Queste superfici di discontinuità possono essere, ad esempio, le membrane plasmatiche che separano l'interno della cellula dal suo ambiente o i tessuti che rivestono un organo..
Si dice che in un sistema disomogeneo le superfici di discontinuità non siano visibili nemmeno con l'ultramicroscopia. I punti del sistema disomogeneo sono separati fondamentalmente dall'aria e dalle soluzioni acquose nei sistemi biologici.
Tra due punti del sistema disomogeneo potrebbe esserci, ad esempio, una differenza nella concentrazione di qualche elemento o composto. Può verificarsi anche una differenza di temperatura tra i punti.
Nelle circostanze di cui sopra, si verifica un flusso passivo (che non richiede dispendio di energia) di materia o energia (calore) tra i due punti del sistema. Pertanto, il calore migrerà verso le aree più fredde e la materia verso le aree più diluite. Pertanto, le differenze di concentrazione e temperatura diminuiscono grazie a questa diffusione..
La diffusione avviene tramite il semplice meccanismo di diffusione. In questo caso dipende fondamentalmente dall'esistenza di un gradiente di concentrazione tra due punti, dalla distanza che li separa e dalla facilità di attraversamento del mezzo tra i punti..
Per mantenere la differenza di concentrazione tra i punti del sistema, è necessaria una fornitura di energia o materia, poiché le concentrazioni sarebbero equalizzate in tutti i punti. Pertanto, il sistema disomogeneo diventerebbe un sistema omogeneo.
Una caratteristica da evidenziare del sistema disomogeneo è la sua instabilità, motivo per cui in molti casi necessita di alimentazione per la sua manutenzione..
Aggiungendo una goccia di colorante sulla superficie dell'acqua, inizialmente la concentrazione del colorante sarà maggiore sulla superficie dell'acqua.
Pertanto, c'è una differenza nella concentrazione del colorante tra la superficie del bicchiere d'acqua e le macchie sottostanti. Inoltre, non vi è alcuna discontinuità superficiale. Quindi, in conclusione, questo è un sistema disomogeneo.
Successivamente, per l'esistenza di un gradiente di concentrazione, il colorante si diffonderà nel liquido fino a quando la concentrazione del colorante in tutta l'acqua nel bicchiere sarà uguale, riproducendo il sistema omogeneo.
Quando una pietra viene lanciata sulla superficie dell'acqua in uno stagno, si produce un disturbo che si propaga sotto forma di onde concentriche dal sito di impatto della pietra.
La pietra quando colpisce un certo numero di particelle d'acqua trasmette loro energia. Pertanto, c'è una differenza energetica tra le particelle inizialmente a contatto con la pietra e il resto delle molecole d'acqua sulla superficie..
Poiché in questo caso non c'è superficie di discontinuità, il sistema osservato è disomogeneo. L'energia prodotta dall'impatto della pietra si diffonde sulla superficie dell'acqua in forma d'onda, raggiungendo il resto delle molecole d'acqua sulla superficie..
La fase inspiratoria della respirazione, brevemente, avviene nel modo seguente: quando i muscoli inspiratori si contraggono, soprattutto il diaframma, si ha un'espansione della gabbia toracica. Ciò si traduce in una tendenza ad aumentare il volume degli alveoli..
La distensione alveolare produce una diminuzione della pressione dell'aria intraalveolare, rendendola inferiore alla pressione atmosferica. Questo produce un flusso d'aria dall'atmosfera agli alveoli, attraverso i condotti dell'aria..
Quindi, all'inizio dell'inspirazione, c'è una differenza di pressione tra le narici e gli alveoli, oltre alla non esistenza di superfici di discontinuità tra le strutture anatomiche citate. Pertanto, il sistema attuale è disomogeneo.
Nella fase di scadenza si verifica il fenomeno opposto. La pressione intraalveolare diventa maggiore della pressione atmosferica e l'aria fluisce attraverso i condotti dell'aria, dagli alveoli all'atmosfera, fino a quando le pressioni non si equalizzano alla fine dell'espirazione..
Quindi, all'inizio dell'espirazione esiste una differenza di pressione tra due punti, gli alveoli polmonari e le narici. Inoltre, non ci sono superfici di discontinuità tra le due strutture anatomiche indicate, quindi questo è un sistema disomogeneo..
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