Sistema não homogêneo: características e exemplos - Ciência - 2023

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o sistema não homogêneo Apesar de sua aparente homogeneidade, suas propriedades podem variar em certos locais do 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? Um sistema é geralmente definido como um conjunto de elementos relacionados entre si e que funcionam como um todo. Também pode ser acrescentado que seus elementos intervêm juntos para cumprir uma função específica. É o caso dos sistemas digestivo, circulatório, nervoso, endócrino, renal e respiratório.

No entanto, um sistema pode ser algo tão simples como um copo d'água (imagem de cima). Observe que ao adicionar 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 sistema não homogêneo.

Quando o sistema consiste em um espaço específico sem limites precisos, como um objeto físico, ele é então chamado de sistema material. A matéria tem 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 extensivas e propriedades intensivas.

Propriedades extensas

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

As propriedades intensivas

São aqueles que não variam com o tamanho da amostra considerada. Essas propriedades incluem 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 possui três estados físicos: sólido, gasoso 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 de sistemas homogêneos, heterogêneos e não homogêneos

Sistema homogêneo

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

Exemplos de sistema homogêneo são: água pura, álcool, aço e açúcar dissolvido em água. Essa mistura constitui o que se denomina solução verdadeira, caracterizada por ter o soluto com diâmetro inferior a 10 milimicrons, sendo estável à gravidade e à ultracentrifugação.

-Sistema heterogêneo

O sistema heterogêneo apresenta valores diferentes para algumas das propriedades intensivas em locais diferentes no sistema em consideração. Os locais são separados por superfícies de descontinuidade, que podem ser estruturas membranosas ou superfícies das partículas.

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

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

Da mesma forma, o sangue é um exemplo de sistema heterogêneo. É composto de plasma e de 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 caracterizado 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 da célula de seu ambiente ou os tecidos que revestem um órgão.

Diz-se que em um sistema não homogêneo as superfícies de descontinuidade não são visíveis mesmo com a ultramicroscopia. Os pontos do sistema não homogêneo são separados fundamentalmente 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

Sob as 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 a matéria para as áreas mais diluídas. Assim, as diferenças de concentração e temperatura diminuem graças a esta difusão.

A difusão ocorre pelo mecanismo de difusão simples. Neste 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 de concentração entre os pontos do sistema, é necessário um fornecimento de energia ou matéria, uma vez que as concentrações seriam equalizadas em todos os pontos. Portanto, o sistema não homogêneo se tornaria um sistema homogêneo.

Instabilidade

Uma característica a destacar do sistema não homogêneo é a sua instabilidade, por isso em muitos casos necessita de uma fonte de alimentação para sua manutenção.

Exemplos de sistemas não homogêneos

Uma gota de tinta ou corante alimentar 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 d'água e as manchas subjacentes. Além disso, não há superfície de descontinuidade. Portanto, em conclusão, este é um sistema não homogêneo.

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

Ondas de água

Quando uma pedra é atirada na superfície da água em um lago, ocorre uma perturbação que se propaga na forma de ondas concêntricas a partir do local do impacto da pedra.

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

Como não há superfície de descontinuidade neste caso, o sistema observado não é homogêneo. A energia produzida pelo impacto da pedra se espalha na superfície da água em forma de onda, atingindo o restante das moléculas de água na superfície.

Inspiração

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

A distensão alveolar produz uma diminuição na pressão do ar intraalveolar, 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 diferença de pressão entre as narinas e os alvéolos, além da inexistência de superfícies de descontinuidade entre as referidas estruturas anatômicas. Portanto, o presente sistema não é homogêneo.

Vencimento

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

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

Referências

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