Sistemas de materiais

Explicamos quais sistemas materiais, suas propriedades, classificação e damos vários exemplos

O que são sistemas materiais?

A Sistema de material, Na química e outras ciências, corresponde a uma parte do universo formada pela matéria e que se separa do ambiente para estudá -lo.

Por exemplo, quando um químico diz que ele vai estudar as propriedades de uma solução, essa solução corresponde a um sistema de material, pois é formado pela matéria, e os estudos químicos que ela é separadamente ao ambiente.

Propriedades de sistemas materiais

Eles têm missa e ocupam um lugar no espaço

Esta propriedade vem do simples fato de ser formado pela matéria. Isso é definido como tudo o que tem massa e volume; portanto, sendo formado pela matéria, os sistemas também terão massa e volume.

Essas duas propriedades são gerais para qualquer sistema, independentemente de sua composição e são propriedades extensas, uma vez que dependem da quantidade de matéria que ela contém.

Eles podem ter qualquer tamanho

Desde que sejam compostos de matéria e exista uma fronteira bem definida com o ambiente, os sistemas materiais podem ser tão pequenos ou grandes quanto você quiser.

Por exemplo, os físicos de partículas estudam matéria em escalas ainda mais baixas que o tamanho de um átomo. Nesses casos, o sistema pode ser formado pela região onde dois prótons em alta velocidade colidem com o fragmento em pequenas partículas chamadas quarks.

Ilustração da colisão entre duas partículas no Hadron Collider. No exemplo de um sistema material formado por pequenas partículas

Por outro lado, os cosmologistas que estudam galáxias distantes, buracos negros e todos os tipos de objetos celestes exóticos também estão estudando sistemas materiais em escalas inimaginavelmente enormes.

Tem fronteiras bem definidas

Uma das características mais importantes para definir um sistema é que ele pode ser claramente distinguido onde o sistema termina e onde os arredores começam. Isso significa que um sistema material deve ter bordas bem definidas.

Também é importante poder definir ou conhecer as características dessas fronteiras, uma vez que isso facilita seu estudo.

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Por exemplo, um sistema pode ser um gás contido em um cilindro com um pistão móvel que permite comprimir ou expandir seu volume, ou pode ser confinado em um reator de metal rígido que não permite alterações em sua forma e volume.

Por outro lado, outro sistema pode ser uma xícara de café confinada em uma garrafa térmica cujas paredes são adiabáticas (que não permitem transferência de calor de ou para o sistema).

Propriedades específicas

Os sistemas materiais também têm uma série de propriedades que não dependem de seu tamanho ou quantidade de matéria, mas do tipo de assunto de que são formadas.

Alguns exemplos de propriedades que caracterizam um sistema de material são cores, brilho, condutividade térmica e elétrica, densidade, etc.

Classificação de sistemas materiais

Os sistemas materiais podem ser muito variados, dependendo das características do assunto que os compõem. Primeiro, você pode distinguir dois tipos de sistemas materiais de acordo com o número de fases diferentes que podemos distinguir com o olho nu. Estes são os Sistemas homogêneos, sistemas heterogêneos e não homogêneos.

Esses sistemas podem ser divididos em outras classes de sistemas materiais de acordo com sua composição.

1. Classificação de sistemas materiais de acordo com o número de fases

Quando observamos um sistema material a olho nu ou mesmo com a ajuda do microscópio, podemos ou não distinguir partes do sistema que são diferentes entre si. Isso resulta em diferentes tipos de sistemas:

Sistemas de materiais homogêneos

Eles são aqueles em que apenas um tipo de matéria é distinguido, mesmo quando olhando para o sistema muito de perto com o uso de um microscópio. Sistemas homogêneos são caracterizados porque suas propriedades são exatamente as mesmas em qualquer lugar do sistema que é observado.

Todas as regiões de um sistema homogêneo têm exatamente a mesma composição e, portanto, as mesmas propriedades intensivas, como cor, densidade, etc. Dizem que sistemas homogêneos são formados por uma única fase da matéria.

• Exemplos

A água pura é um exemplo de sistema homogêneo, pois é impossível distinguir uma gota de água de outro em um copo cheio de água. Além disso, qualquer gota de água que retiramos de um lado do sistema terá as mesmas características e propriedades que qualquer outra gota tirada de outra parte do sistema.

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Um bloco de bronze ou qualquer outra liga também é um exemplo de sistema de material homogêneo, pois tem uma composição uniforme na sua totalidade.

Sistemas de materiais heterogêneos

Sistemas heterogêneos são aqueles que, à primeira vista. Isso significa que as regiões do sistema podem ser vistas com características diferentes e que são fisicamente separadas de outras pessoas através de bordas definidas.

Um sistema heterogêneo é formado por várias fases não misturadas de sistemas homogêneos.

• Exemplos

A areia e o granito são exemplos clássicos de sistemas heterogêneos, pois, ao olhar de perto, você pode ver claramente que eles são formados por partículas de diferentes tamanhos, formas e cores.

Como pode ser visto na imagem, o granito é formado por muitas fases de cores diferentes; portanto, é um sistema de material heterogêneo

Um bife de carne também é um sistema heterogêneo, pois distingue claramente as áreas onde há tecido vermelho e outros onde há gordura branca.

Sistemas de materiais não homogêneos

Esses são sistemas que à primeira vista parecem homogêneos, uma vez que diferentes fases não são claramente distinguidas, mas que têm composições e propriedades diferentes em diferentes partes. Eles são caracterizados por apresentar uma mudança gradual e contínua de composição e propriedades de uma região do sistema para outro.

• Exemplo

Um exemplo é a atmosfera, formada pelo ar, uma substância gasosa aparentemente homogênea. No entanto, se o ar da atmosfera superior for analisado e comparado ao nível do mar, observa -se que é menos denso, contém menos concentração de oxigênio, tem uma temperatura diferente etc. Portanto, é um sistema não homogêneo.

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2. Classificação de sistemas materiais de acordo com Sua composição

Substâncias puras

Substâncias puras são sistemas homogêneos formados por um único tipo de substância. Eles podem ser reconhecidos porque não é possível separá -los em outras substâncias mais simples por meios físicos, como filtração, destilação, evaporação, etc.

Substâncias puras podem ser de dois tipos:

• Elementos elementares ou substâncias: Estes não podem ser separados em outras substâncias mais simples ou por meios físicos ou químicos.
• Compostos: Aquelas substâncias puras formadas por mais de um elemento são.

Exemplos

Oxigênio gasoso, ferro metálico e bromo líquido são exemplos de substâncias primárias puras.

Por outro lado, água, dióxido de carbono e ácido sulfúrico são exemplos de compostos.

Misturas

As misturas são sistemas materiais formados por mais de uma substância pura. Dois tipos de misturas podem ser distinguidos:

• Misturas homogêneas: Também chamados de soluções, são aqueles em que todas as substâncias estão em uma fase.
• Misturas heterogêneas: São misturas nas quais as substâncias estão em diferentes fases diferentes.

Exemplos

A água do mar é um exemplo de uma mistura homogênea entre água e sal. As bebidas alcoólicas também são, uma vez que são compostas de água, álcool e outras substâncias, tudo na mesma fase.

Um pedaço de madeira é um sistema de material formado por um grande número de substâncias misturadas em diferentes fases, por isso é uma mistura heterogênea.