Système inhomogène

Un exemple de système inhomogène, dans lequel le colorant se propage à travers le volume d'eau

Qu'est-ce qu'un système inhomogène?

UN Système inhomogène C'est celui qui, malgré son apparente homogénéité, ses propriétés peuvent varier dans certains espaces d'espace. La composition de l'air, par exemple, même s'il s'agit d'un mélange de gaz homogène, change selon l'altitude.

Un système est généralement défini comme un ensemble d'éléments liés les uns aux autres et qui fonctionnent dans son ensemble. On peut également ajouter que ses éléments interviennent conjointement pour remplir une fonction spécifique. C'est le cas des systèmes digestifs, circulatoires, nerveux, endocriniens, rénaux et respiratoires.

Cependant, un système peut être quelque chose d'aussi simple qu'un verre avec de l'eau (image supérieure). Notez qu'en ajoutant une goutte d'encre, il se brise dans ses couleurs et se propage dans le volume d'eau. Ceci est également un exemple de système inhomogène.

Lorsque le système se compose d'un certain espace sans limites précises, en tant qu'objet physique, il y a alors du système matériel. Le sujet présente un ensemble de propriétés telles que la masse, le volume, la composition chimique, la densité, la couleur, etc.

Caractéristiques des systèmes inhomogènes

Il se caractérise par des différences entre certaines des propriétés intensives dans différentes parties du système, mais ces pièces ne sont pas séparées par des surfaces de discontinuité bien définies.

Surfaces de discontinuité

Ces surfaces de discontinuité peuvent être, par exemple, les membranes plasmiques qui séparent l'intérieur cellulaire de leur environnement ou des tissus qui couvrent un organe.

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On dit que dans un système inhomogène, les surfaces de discontinuité ne sont pas visibles ou utilisent une ultramicroscopie. Les points du système inhomogène sont fondamentalement par des solutions aériennes et aqueuses dans les systèmes biologiques.

Entre deux points du système inhomogène, il peut y avoir, par exemple, une différence de concentration de certains éléments ou composés. Une différence de température peut également se produire parmi les points.

Diffusion d'énergie ou de matière

Dans les circonstances ci-dessus, un débit passif se produit (qui ne nécessite pas de dépense énergétique) de matière ou d'énergie (chaleur) entre les deux points du système. Par conséquent, la chaleur migrera vers les zones les plus froides et comptera vers les zones les plus diluées. Ainsi, les différences de concentration et de température diminuent grâce à cette diffusion.

La diffusion se produit par le mécanisme de diffusion simple. Dans ce cas, cela dépend fondamentalement de l'existence d'un gradient de concentration entre deux points, la distance qui les sépare et la facilité de traverser le milieu entre les points.

Pour maintenir la différence de concentration entre les points du système, une alimentation en énergie ou en matière est nécessaire, car les concentrations en tous points seraient appariées. Par conséquent, le système inhomogène deviendrait un système homogène.

Instabilité

Une caractéristique à mettre en évidence du système inhomogène est son instabilité, donc dans de nombreux cas, il nécessite un approvisionnement énergétique pour son entretien.

Exemples de systèmes inhomogènes

Une goutte d'encre ou de teinture dans l'eau

En ajoutant une goutte de colorant à la surface de l'eau, initialement la concentration de coloration sera plus élevée à la surface de l'eau.

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Par conséquent, il y a une différence dans la concentration du colorant entre la surface du récipient d'eau et les points sous-jacents. De plus, il n'y a pas de surface de discontinuité. Ainsi, en conclusion, il s'agit d'un système inhomogène.

Par la suite, en raison de l'existence d'un gradient de concentration, le colorant se propagera au sein du liquide jusqu'à ce que la concentration de coloration soit égale à l'eau entière du verre, reproduisant le système homogène.

Ondulations d'eau

Lorsque vous jetez une pierre à la surface de l'eau d'un étang, il y a une perturbation qui se propage sous forme d'ondes concentriques du site d'impact de pierre.

La pierre, lors d'un impact sur un certain nombre de particules d'eau, transmet de l'énergie. Par conséquent, il y a une différence d'énergie entre les particules initialement en contact avec la pierre et le reste des molécules d'eau à la surface.

Pas il y a une surface de discontinuité dans ce cas, le système observé est inhomogène. L'énergie produite par l'impact de la pierre se propage à la surface de l'eau en forme d'onde, atteignant le reste des molécules d'eau à la surface.

Inspiration

La phase d'inspiration respiratoire se produit brièvement de la manière suivante: lors de la contraction des muscles inspiratoires, en particulier du diaphragme, une expansion de la cage thoracique se produit. Il en résulte une tendance à augmenter le volume de l'alvéole.

La distension alvéolaire produit une diminution de la pression de l'air intraalvéolaire, ce qui le rend moins que la pression d'air atmosphérique. Cela produit un flux d'air de l'atmosphère aux alvéoles, à travers les conduits d'air.

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Ensuite, au début de l'inspiration, il y a une différence de pression entre les narines et les alvéoles, en plus de la non-existence des surfaces de discontinuité entre les structures anatomiques mentionnées. Par conséquent, le système actuel est inhomogène.

Expiration

Dans la phase d'expiration, le phénomène opposé se produit. La pression intraalvéolaire devient supérieure à la pression atmosphérique et les écoulements d'air à travers les conduits d'air, des alvéoles à l'atmosphère, jusqu'à ce que les pressions soient égalisées à la fin de l'expiration.

Puis, au début de l'expiration, il y a l'existence d'une différence de pression entre deux points, les alvéoles pulmonaires et les narines. De plus, il n'y a pas de surfaces de discontinuité entre les deux structures anatomiques indiquées, c'est donc un système inhomogène.

Les références

1. Système de matériaux. Pris de: c'est.Wikipédia.org
2. Jiménez Vargas, J. et macarulla, j. M. Physiological Physicoquemistry (1984). Sixième édition. Éditorial inter-américain.