stejnorodost
Homogenita (od ὁμός homόs „rovná“ a γένεσις geneze „tvorba, zrození“, tedy zhruba: stejná kvalita) označuje rovnost fyzické vlastnosti v celém rozsahu systému nebo podobnost prvků systému. Termín má široký rozsah a může obsahovat různé významy podrobně. Opatření nebo metoda, díky níž je materiál nebo systém homogenní nebo se zvyšuje jeho homogenita, se nazývá homogenizace.
Protiklady k homogenitě
Co není homogenní, nazývá se nehomogenní nebo heterogenní .
Obvykle se rozlišuje mezi těmito dvěma pojmy, použití tohoto slova trochu kolísá.
- Tělo vyrobené z jednotného materiálu, ale s hustotou, která se mění místo od místa , se například označuje jako nehomogenní.
- Heterogenní (dvě nebo více fází) je naopak těleso vyrobené z makroskopicky odlišných komponent, jako je betonová deska s ocelovou výztuží.
Na obrázku jsou rozdíly v homogenitě, heterogenitě a nehomogenitě graficky znázorněny zleva doprava.
fyzika
Ve fyzice , záležitost , při pohledu atomicky, je ve své podstatě není homogenní, protože stavební kameny záležitost nemají jednotnou prostorovou výplň . Ani v atomu samotném není distribuce hmoty a náboje homogenní, protože je nerovnoměrně distribuována mezi atomovým jádrem a atomovým obalem . Pokud jsou atomy nebo molekuly distribuovány přibližně rovnoměrně (ne nutně s pravidelností krystalové mřížky , ale bez makroskopických fluktuací z místa na místo), pak je hmota z praktického hlediska homogenní .
Termín se také vztahuje na pole . Pole, např. B. magnetické pole se nazývá homogenní, pokud je intenzita pole v každém místě stejná, jinak nehomogenní. Homogenní pole se vyznačují přímými, rovnoběžnými a rovnoměrně rozloženými siločarami . Pokud jde o gradientní pole, ekvipotenciální plochy jsou rovnoběžné roviny, které jsou v pravém úhlu proniknuty siločarami. Zatímco dipóly jsou vyrovnány a přitahovány nehomogenními poli, homogenní pole vyvíjejí vyrovnávací momenty na dipóly, ale žádné atraktivní síly. Příklady přibližně homogenních polí jsou:
- Elektrické pole v deskovém kondenzátoru .
- Magnetické pole v dlouhé cívce .
- Gravitační pole na zemském povrchu za předpokladu, že rozměry experimentálního uspořádání jsou ve srovnání se zemí velmi malé.
Koneckonců, v teoretické fyzice se mluví o homogenitě prostoru, když chceme vyjádřit, že fyzikální zákony jsou neměnné vůči překladu . Z toho vyplývá, podle teorém noetherové , že hybnost je zachovaná kvantita .
Závislost na velikosti
Příkladem hmoty, která je na mikroskopické úrovni heterogenní, ale na makroskopické úrovni se jeví jako homogenní, je mléko . Mikroskopicky lze rozlišit mezi oblastmi v mléce, které obsahují tuky, a těmi, které obsahují vodu . A ačkoli se tyto dvě oblasti nemohou míchat, obě oblasti jsou tak malé, že při makroskopickém pohledu vypadají homogenně. Přesto se v takových směsích může stát, že se jejich složky časem oddělí a v případě mléka se již makroskopicky nestane homogenní, protože jeho vodní plochy se jasně liší od oblastí s vysokým obsahem tuku (krém). Chcete-li zabránit této segregaci nebo oddělení, můžete, protože. B. pomocí homogenizace pro rovnoměrné rozdělení tuku a vody i po delší době.
V chemii jsou homogenní látky buď čisté látky, nebo homogenní směsi , které rovněž zahrnují roztoky .
Význam homogenních látek
Těžba dostatečně homogenních výchozích materiálů nebo meziproduktů pro průmysl, jako je výroba různých polovodičových součástek v moderním elektronickém a počítačovém průmyslu, je jedním z klíčových problémů vědeckého a technického rozvoje . Často to vyžaduje velké úsilí (zejména při extrakci čistých látek a / nebo snižování jejich tolerancí chyb).
Důsledky chemické homogenity
Homogenní hmota má všude stejnou hustotu a složení. Pokud jste ve velké nádobě s homogenní látkou, např. B. s plynem se v jednom bodě uvažuje o podmnožině V 1 , která pak obsahuje stejné množství látky jako podmnožina se stejným objemem V 1 v jiném bodě. Rozdělíte-li celkové množství látky na dva stejné objemy, bude každá obsahovat stejné množství látky (v tomto případě polovinu originálu). Následuje:
U homogenních látek při stálém tlaku a konstantní teplotě je množství látky úměrné objemu nebo naopak:
Objem homogenních látek V je při konstantním tlaku p a konstantní teplota T je úměrná množství látky n .
Pro T = konst, a p = konst platí následující:
- .
Tyto zákony platí pro všechny homogenní látky, pokud teplota a tlak zůstanou nezměněny, včetně ideálních plynů, pro které platí tepelná rovnice stavu ideálních plynů . Podíl se nazývá molární objem , kvocient je koncentrace . Výše uvedené vztahy jsou také základem volumetrie .
Vztahy se vztahují také na homogenní látky
- .
literatura
- Encyklopedie Brockhaus. 19. vydání, Mannheim 1988.