Características e exemplos do sistema não homogêneo

O sistema não homogêneo é um que, apesar de sua aparente homogeneidade, suas propriedades podem variar em determinados locais do espaço. A composição do ar, por exemplo, mesmo que seja uma mistura homogênea de gases, muda de acordo com a altitude.

Mas o que é um sistema? Um sistema é geralmente definido como um conjunto de elementos relacionados que funcionam como um todo. Pode-se também acrescentar que seus elementos intervêm conjuntamente para cumprir determinada função. É o caso dos sistemas digestivo, circulatório, nervoso, endócrino, renal e respiratório.

No entanto, um sistema pode ser algo tão simples como um copo com água (imagem superior). Observe que a adição de uma gota de tinta se decompõe em suas cores e se espalha pelo volume de água. Este também é um exemplo de um sistema não homogêneo.

Quando o sistema consiste em um espaço específico sem limites precisos como objeto físico, então falamos de um sistema material. A matéria apresenta um conjunto de propriedades como massa, volume, composição química, densidade, cor, etc.

Índice

• 1 Propriedades e estados de um sistema
  • 1.1 As extensas propriedades
  • 1.2 Propriedades Intensivas
  • 1.3 Estados da matéria
• 2 Características dos sistemas homogêneos, heterogêneos e não homogêneos
  • 2.1 Sistema Uniforme
  • 2.2 - sistema heterogêneo
  • 2.3 - Sistema não homogêneo
• 3 Exemplos de sistemas não homogêneos
  • 3.1 Uma gota de tinta ou corante na água
  • 3.2 As ondulações da água
  • 3.3 Inspiração
  • 3.4 expiração
• 4 referências

Propriedades e estados de um sistema

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

As extensas propriedades

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

As 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 se relaciona com as referidas propriedades. Assim, a matéria apresenta três estados físicos: sólido, gasoso e líquido.

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

Características de sistemas homogêneos, heterogêneos e não homogêneos

Sistema homogêneo

O sistema homogêneo é caracterizado por ter a mesma composição química e propriedades intensivas iguais em toda a sua extensão. Apresenta uma fase única que pode estar no estado sólido, estado líquido ou estado gasoso.

Os exemplos do sistema homogêneo são: água pura, álcool, aço e açúcar dissolvidos em água. Essa mistura constitui o que se chama de solução verdadeira, caracterizada por ter o soluto com diâmetro inferior a 10 milimícrons, 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 sob consideração. Os locais são separados por superfícies de descontinuidade, que podem ser estruturas membranosas ou superfícies das partículas.

A dispersão bruta das partículas de argila na água é um exemplo de um sistema heterogêneo. As partículas não se dissolvem na água e permanecem em suspensão enquanto a agitação do sistema é mantida.

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

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

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

Sistema não 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

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

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

Entre dois pontos do sistema não homogêneo pode haver, por exemplo, uma diferença na concentração de algum elemento ou composto. 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 áreas mais frias e importará para áreas mais diluídas.Assim, as diferenças de concentração e temperatura diminuem graças a essa difusão.

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

Manter a diferença de concentração entre os pontos do sistema requer um suprimento de energia ou matéria, já 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 homogéneo é a sua instabilidade, pelo que em muitos casos requer um fornecimento de energia para sua manutenção.

Exemplos de sistemas não homogêneos

Uma gota de tinta ou corante na água

Ao adicionar uma gota de corante à 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.

Subsequentemente, devido à existência de um gradiente de concentração, o corante se difundirá em direção ao líquido até que a concentração do corante em toda a água do copo seja equalizada, reproduzindo o sistema homogêneo.

As ondulações da água

Quando uma pedra é atirada na superfície da água de uma lagoa, ocorre uma perturbação que se propaga na forma de ondas concêntricas do local de impacto da pedra.

A pedra ao impactar várias partículas de água as transmite energia. Portanto, há uma diferença de energia entre as partículas inicialmente em contato com a pedra e o resto das moléculas de água na superfície.

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

Inspiração

A fase inspiratória da respiração, ocorre brevemente da seguinte maneira: quando os músculos inspiratórios contraem, especialmente do diafragma, ocorre uma expansão da caixa torácica. Isso resulta em uma tendência para aumentar o volume do alvéolo.

A distensão alveolar produz 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 de descontinuidade entre as estruturas anatômicas mencionadas. Portanto, o sistema atual não é homogêneo.

Expiração

Na fase expiratória, ocorre o fenômeno oposto. A pressão intra-alveolar torna-se maior que a pressão atmosférica e o ar flui pelas passagens aéreas, dos alvéolos para a atmosfera, até que as pressões expiratórias finais sejam equalizadas.

Então, no início da expiração, há a existência de uma 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. Wikipédia. (2018) Sistema material. Retirado de: en.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29 de fevereiro de 2012). Universidade Nacional de Córdoba. Retirado de: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Aulas de Química. (2008). Físico-químico. Retirado de: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. e Macarulla, J. M. Physical Physiology. 1984. Sexta Edição. Editorial Interamericana.
5. Ganong, W. F. Revisão da Fisiologia Médica. 2003 Vigésima Primeira Edição. McGraw-Hill Companies, inc.