Materiál

Vysvetľujeme, aké materiálne systémy, ich vlastnosti, klasifikácia a uvádzame niekoľko príkladov

Čo sú materiálne systémy?

A Materiál, V chémii a iných vedách zodpovedá časti vesmíru vytvorenej hmotou a ktorá sa oddeľuje od okolia, aby sa mohla študovať.

Napríklad, keď chemik hovorí, že sa chystá študovať vlastnosti roztoku, toto riešenie zodpovedá materiálnemu systému, pretože je tvorený hmotou a chemik ho študuje oddelene do okolia do okolia.

Vlastnosti materiálových systémov

Majú omšu a zaberajú miesto vo vesmíre

Táto vlastnosť vychádza z jednoduchej skutočnosti, že sa vytvorí hmota. Toto je definované ako všetko, čo má hmotnosť a objem, takže systémy, ktoré sa tvoria hmotou, budú mať aj hmotnosť a objem.

Tieto dve vlastnosti sú všeobecné pre akýkoľvek systém, bez ohľadu na jeho zloženie a sú to rozsiahle vlastnosti, pretože závisia od množstva hmoty, ktorú obsahuje.

Môžu mať akúkoľvek veľkosť

Pokiaľ sú zložené z hmoty a je tu dobre definovaná hranica s okolím, materiálové systémy môžu byť také malé alebo veľké, ako chcete.

Napríklad fyzici častíc študujú hmotu na stupnici ešte nižšie ako veľkosť atómu. V týchto prípadoch môže systém tvoriť oblasť, kde sa dva protóny pri vysokej rýchlosti zrazia na fragment v malých častiach nazývaných kvarky.

Ilustrácia zrážky medzi dvoma časticami v Hadron Collider. V príklade materiálneho systému tvoreného malými časticami

Na druhej strane kozmológovia študujúci vzdialené galaxie, čierne diery a všetky druhy exotických nebeských objektov tiež študujú materiálne systémy v nepredstaviteľne obrovských mierkach.

Má dobre definované hranice

Jednou z najdôležitejších charakteristík na definovanie systému je to, že sa dá jasne rozlíšiť tam, kde systém končí a kde sa okolie začína. To znamená, že materiálový systém musí mať dobre definované hranice.

Je tiež dôležité byť schopný definovať alebo poznať charakteristiky týchto hraníc, pretože to uľahčuje jeho štúdiu.

Môže vám slúžiť: Kyselina: Štruktúra, vlastnosti, biosyntéza, použitie

Napríklad systém by mohol byť plyn obsiahnutý vo valci s mobilným piestom, ktorý umožňuje komprimovanie alebo rozširovanie jeho objemu, alebo by sa dal obmedziť v tuhom kovovom reaktore, ktorý neumožňuje zmeny vo svojej forme a objeme.

Na druhej strane, ďalším systémom by mohol byť šálka kávy uväznená v termosku, ktorej steny sú adiabatické (ktoré neumožňujú prenos tepla z alebo do systému).

Konkrétne vlastnosti

Materiálne systémy majú tiež sériu vlastností, ktoré nezávisia od ich veľkosti alebo množstva hmoty, ale skôr od toho, na ktorý sú vytvorené.

Niektoré príklady vlastností, ktoré charakterizujú materiálový systém, sú farba, jas, tepelná a elektrická vodivosť, hustota atď.

Klasifikácia materiálnych systémov

Materiálne systémy sa môžu veľmi meniť v závislosti od charakteristík subjektu, ktorá ich skladá. Najprv môžete rozlíšiť dva druhy materiálových systémov podľa počtu rôznych fáz, ktoré môžeme rozlíšiť voľným okom. Toto sú Homogénne systémy, heterogénne a nehomogénne systémy.

Tieto systémy možno podľa ich zloženia rozdeliť do iných tried materiálových systémov.

1. Klasifikácia materiálových systémov podľa počtu fáz

Keď pozorujeme materiálový systém voľným okom alebo dokonca pomocou mikroskopu, môžeme alebo nemusíme rozlíšiť časti systému, ktoré sa navzájom líšia. To má za následok rôzne druhy systémov:

Homogénne materiálne systémy

Sú to tí, v ktorých sa vyznačuje iba jeden druh hmoty, aj keď sa na systém veľmi pozorne pozeráte pomocou mikroskopu. Homogénne systémy sú charakterizované, pretože ich vlastnosti sú presne rovnaké kdekoľvek v pozorovanom systéme.

Všetky regióny homogénneho systému majú presne rovnaké zloženie, a preto rovnaké intenzívne vlastnosti, ako sú farba, hustota atď. Hovorí sa, že homogénne systémy sú tvorené jedinou fázou hmoty.

• Príklady

Čistá voda je príkladom homogénneho systému, pretože nie je možné rozlíšiť kvapku vody od iného v pohári plnom vody. Okrem toho, akákoľvek kvapka vody, ktorú vezmeme z jednej strany systému.

Môže vám slúžiť: kovový odkaz

Bronzový blok alebo akákoľvek iná zliatina je tiež príkladom homogénneho materiálového systému, pretože má v celom rozsahu jednotnú kompozíciu.

Heterogénne materiálne systémy

Heterogénne systémy sú tie, ktoré na prvý pohľad alebo s použitím mikroskopu možno poznamenať, že je tvorený viac ako jednou fázou. To znamená, že systémové oblasti je možné vidieť s rôznymi charakteristikami a že sú fyzicky oddelené od ostatných prostredníctvom definovaných hraníc.

Heterogénny systém tvorí niekoľko nemiešaných fáz homogénnych systémov.

• Príklady

Piesok a žula sú klasickými príkladmi heterogénnych systémov, pretože keď sa pozorne pozeráte, môžete jasne vidieť, že sú tvorené časticami rôznych veľkostí, tvarov a farieb.

Ako je možné vidieť na obrázku, žula je tvorená mnohými rôznymi fázami farieb, preto ide o heterogénny materiálový systém

Mäsový steak je tiež heterogénny systém, pretože jasne rozlišuje oblasti, v ktorých je červené tkanivo a ďalšie, kde sú biely tuk.

Nehomogénne materiálne systémy

Toto sú systémy, ktoré sa na prvý pohľad zdajú byť homogénne, pretože rôzne fázy nie sú jasne rozlíšené, ale ktoré majú rôzne kompozície a vlastnosti v rôznych častiach. Vyznačujú sa predstavením postupnej a nepretržitej zmeny zloženia a vlastností z jednej oblasti systému do druhej.

• Príklad

Príkladom je atmosféra, ktorá je tvorená vzduchom, zdanlivo homogénna plynná látka. Ak sa však analyzuje vzduch hornej atmosféry a porovnáva sa s hladinou mora, pozoruje sa, že je menej hustý, obsahuje menej koncentrácie kyslíka, má inú teplotu atď. Preto je to nehomogénny systém.

Môže vám slúžiť: železitý sulfát: štruktúra, vlastnosti, riziká a použitia

2. Klasifikácia materiálnych systémov podľa Jeho kompozícia

Čisto látka

Čisté látky sú homogénne systémy tvorené jediným druhom látky. Môžu byť rozpoznané, pretože ich nie je možné rozdeliť na iné jednoduchšie látky fyzikálnymi prostriedkami, ako je filtrácia, destilácia, odparovanie atď.

Čisté látky môžu byť dvoch typov:

• Základné prvky alebo látky: Tieto nemôžu byť rozdelené na iné jednoduchšie látky alebo fyzikálne alebo chemické prostriedky.
• Zloženia: Tie čisté látky tvorené viac ako jedným prvkom sú.

Príklady

Plynný kyslík, kovové železo a tekutý bróm sú príkladmi čistých elementárnych látok.

Na druhej strane, voda, oxid uhličitý a kyselina sírová sú príkladmi zlúčenín.

Zmesi

Zmes sú materiálové systémy tvorené viac ako jednou čistou látkou. Dajú sa rozlíšiť dva typy zmesí:

• Homogénne zmesi: Tiež nazývané riešenia, sú riešenia, v ktorých sú všetky látky v jednej fáze.
• Heterogénne zmesi: Sú to zmesi, v ktorých sú látky v rôznych odlišných rôznych fázach navzájom.

Príklady

Morská voda je príkladom homogénnej zmesi medzi vodou a soľou. Alkoholické nápoje sú tiež, pretože sú tvorené vodou, alkoholom a inými látkami, a to všetko v rovnakej fáze.

Kus dreva je materiálový systém tvorený veľkým počtom látok zmiešaných v rôznych fázach, takže ide o heterogénnu zmes.