Sistema não homogêneo: características e exemplos

O sistema não homogêneo é aquele que, apesar de sua aparente homogeneidade, suas propriedades podem variar em determinados locais no espaço. A composição do ar, por exemplo, embora seja uma mistura homogênea de gases, muda de acordo com a altitude.

Mas o que é um sistema? Em geral, um sistema é definido como um conjunto de elementos inter-relacionados que funcionam como um todo. Também se pode acrescentar que seus elementos intervêm juntos para desempenhar uma função específica. É o caso dos sistemas digestivo , circulatório , nervoso , endócrino, renal e respiratório .

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Fonte: Pixabay

No entanto, um sistema pode ser algo tão simples quanto um copo de água (imagem acima). Observe que, adicionando uma gota de tinta, ela se decompõe em suas cores e se espalha por todo o volume da água. Este também é um exemplo de um sistema não homogêneo.

Quando o sistema consiste em um determinado espaço sem limites precisos como objeto físico, ele é chamado de sistema material. A matéria possui um conjunto de propriedades como massa, volume, composição química, densidade, cor, etc.

Propriedades e estados de um sistema

As propriedades físicas da matéria são divididas em propriedades extensas e propriedades intensivas.

Propriedades extensivas

Eles dependem do tamanho da amostra considerada, por exemplo, sua massa e seu volume.

Propriedades intensivas

São aqueles que não variam com o tamanho da amostra considerada. Entre essas propriedades estão temperatura, densidade e concentração.

Estados da matéria

Por outro lado, um sistema também depende da fase ou estado em que a matéria está relacionada a essas propriedades. Assim, a matéria tem três estados físicos: sólido, gás e líquido.

Um material pode ter um ou mais estados físicos; É o caso da água líquida em equilíbrio com o gelo, um sólido em suspensão.

Características dos sistemas homogêneos, heterogêneos e não homogêneos

Sistema homogêneo

O sistema homogêneo é caracterizado por ter a mesma composição química e as mesmas propriedades intensivas em todo o seu comprimento. Possui uma fase única que pode estar no estado sólido, líquido ou gasoso.

Exemplos do sistema homogêneo são: água pura, álcool, aço e açúcar dissolvidos em água. Essa mistura constitui o que é chamado de solução verdadeira, caracterizada por ter um soluto com menos de 10 milímetros de diâmetro , sendo estável à gravidade e à ultracentrifugação.

– Sistema heterogêneo

O sistema heterogêneo apresenta valores diferentes para algumas das propriedades intensivas em diferentes locais do sistema em consideração. Os locais são separados por superfícies de descontinuidade, que podem ser estruturas membranosas ou superfícies de partículas.

A dispersão bruta de partículas de argila na água é um exemplo de um sistema heterogêneo. As partículas não se dissolvem na água e permanecem em suspensão enquanto mexe o sistema.

Quando a agitação cessa, as partículas de argila se assentam sob a ação da gravidade.

Da mesma forma, o sangue é um exemplo de sistema heterogêneo. Consiste em plasma e um grupo de telefones celulares, entre os quais os eritrócitos , separados do plasma por suas membranas plasmáticas que funcionam como superfícies de descontinuidade.

O plasma e o interior dos eritrócitos apresentam diferenças na concentração de certos elementos, como sódio, potássio, cloro, bicarbonato, etc.

Sistema homogêneo

É caracterizada por ter diferenças entre algumas das propriedades intensivas em diferentes partes do sistema, mas essas partes não são separadas por superfícies de descontinuidade bem definidas.

Superfícies de descontinuidade

Essas superfícies de descontinuidade podem ser, por exemplo, as membranas plasmáticas que separam o interior celular de seus arredores ou os tecidos que cobrem um órgão.

Diz-se que em um sistema não homogêneo as superfícies de descontinuidade não são visíveis, mesmo usando a ultramicroscopia. Os pontos do sistema não homogêneo são fundamentalmente separados por soluções aquosas e do ar em sistemas biológicos.

Pode haver, por exemplo, uma diferença na concentração de algum elemento ou composto entre dois pontos do sistema não homogêneo. Uma diferença de temperatura também pode ocorrer entre os pontos.

Difusão de energia ou matéria

Nas circunstâncias acima, um fluxo passivo (que não requer gasto de energia) de matéria ou energia (calor) ocorre entre os dois pontos do sistema. Portanto, o calor migrará para as áreas mais frias e importará para as áreas mais diluídas. Assim, as diferenças de concentração e temperatura diminuem graças a essa difusão.

A difusão ocorre pelo mecanismo de difusão simples . Nesse caso, depende fundamentalmente da existência de um gradiente de concentração entre dois pontos, da distância que os separa e da facilidade de atravessar o meio entre os pontos.

Para manter a diferença na concentração entre os pontos do sistema, é necessário um suprimento de energia ou matéria, uma vez que as concentrações em todos os pontos seriam equalizadas. Portanto, o sistema não homogêneo se tornaria um sistema homogêneo.

Instabilidade

Uma característica a destacar do sistema não homogêneo é sua instabilidade; portanto, em muitos casos, é necessária uma fonte de alimentação para sua manutenção.

Exemplos de sistemas não homogêneos

Uma gota de tinta ou corante na água

Ao adicionar uma gota de corante na superfície da água, inicialmente a concentração do corante será maior na superfície da água.

Portanto, há uma diferença na concentração do corante entre a superfície do copo de água e os pontos subjacentes. Além disso, não há superfície de descontinuidade. Então, em conclusão, este é um sistema não homogêneo.

Posteriormente, devido à existência de um gradiente de concentração, o corante difunde-se no líquido até que a concentração do corante seja equalizada em toda a água do vaso, reproduzindo o sistema homogêneo.

Ondulações de água

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Fonte: Pixabay

Quando uma pedra é jogada na superfície da água em uma lagoa, ocorre um distúrbio que se propaga sob a forma de ondas concêntricas a partir do local do impacto da pedra.

Quando a pedra atinge um número de partículas de água, transmite energia para elas. Portanto, existe uma diferença de energia entre as partículas inicialmente em contato com a pedra e o restante das moléculas de água na superfície.

Na ausência de uma superfície de descontinuidade, neste caso, o sistema observado é não homogêneo. A energia produzida pelo impacto da pedra é propagada na superfície da água na forma de uma onda, atingindo o restante das moléculas de água na superfície.

Inspiração

A fase de inspiração da respiração ocorre brevemente da seguinte maneira: quando os músculos inspiratórios se contraem, principalmente o diafragma, ocorre uma expansão da caixa torácica. Isso resulta em uma tendência para aumentar o volume do soquete .

A distensão alveolar causa uma diminuição na pressão do ar intra-alveolar, tornando-a menor que a pressão do ar atmosférico. Isso produz um fluxo de ar da atmosfera para os alvéolos, através dos dutos de ar.

Então, no início da inspiração, há uma diferença de pressão entre as narinas e os alvéolos, além da inexistência de superfícies descontínuas entre as estruturas anatômicas mencionadas. Portanto, o sistema atual não é homogêneo.

Expiração

Na fase de expiração, ocorre o fenômeno oposto. A pressão intra-alveolar torna-se maior que a pressão atmosférica e o ar flui através dos dutos de ar, dos alvéolos para a atmosfera, até que as pressões sejam equalizadas no final da expiração.

Então, no início da expiração, existe a diferença de pressão entre dois pontos, os alvéolos pulmonares e as narinas. Além disso, não há superfícies de descontinuidade entre as duas estruturas anatômicas indicadas, portanto esse é um sistema não homogêneo.

Referências

  1. Wikipedia (2018). Sistema de materiais. Retirado de: en.wikipedia.org
  2. Martín V. Josa G. (29 de fevereiro de 2012). Universidade Nacional de Córdoba. Recuperado de: 2.famaf.unc.edu.ar
  3. Aulas de química (2008). Físico-químico Retirado de: gruposdquimica.wordpress.com
  4. Jiménez Vargas, J. e Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiologia. 1984. Sexta edição. Publicação Interamericana.
  5. Ganong, WF Review of Medical Physiology. 2003 Vigésima Primeira Edição. McGraw-Hill Companies, Inc. Empresas

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