homogenitás

Homogenitás (a ὁμός homόs „egyenlő” és γένεσις genesis „létrehozása, születési”, így durván: azonos minőségű) jelöli egyenlősége egy fizikai tulajdonság a teljes mértékben a rendszer , vagy a hasonlóság egy rendszer elemei. A kifejezés széles körű, és különböző jelentéseket tartalmazhat részletesen. Olyan mértéket vagy módszert, amellyel az anyagot vagy rendszert homogénné teszik, vagy annak homogenitását növelik, homogenizációnak nevezzük.

A homogenitással szemben

Homogén, heterogén, inhomogén

Ami nem homogén, azt inhomogénnek vagy heterogénnek nevezzük .

E két kifejezés között általában különbséget tesznek, a szó használata némileg ingadozik.

Az egyenletes anyagból készült, de helyenként változó sűrűségű testet például inhomogénnek nevezik.
Heterogén (két vagy több fázis) viszont egy test, amely makroszkóposan különböző alkatrészekből, például acélerősítésű betonlapból készül.

Az ábrán a homogenitás, a heterogenitás és az inhomogenitás különbségeit ábrázoljuk grafikusan balról jobbra.

fizika

A fizika , számít , nézett atomi, alapvetően nem homogén, hiszen az építőelemek ügy nincs egységes térbeli tölteléket . A tömeg és a töltéseloszlás még magában az atomban sem homogén, mivel egyenetlenül oszlik meg az atommag és az atomhéj között . Ha az atomok vagy molekulák megközelítőleg egyenletesen oszlanak el (nem feltétlenül a kristályrács szabályosságával , de helyenként makroszkopikus ingadozások nélkül ), akkor az anyag gyakorlati szempontból homogén .

A kifejezés a mezőkre is vonatkozik. Egy mező, pl. B. egy mágneses teret akkor nevezünk homogénnek, ha a térerősség minden helyen azonos, különben nem homogén. Homogén mezők jellemzi egyenes, párhuzamos és egyenletesen elosztott erővonalak . A gradiens mezőkről az ekvipotenciális felületek párhuzamos síkok, amelyeket a mező vonalai derékszögben behatolnak. Míg a dipólusokat az inhomogén mezők igazítják és vonzzák, addig a homogén mezők igazító momentumokat gyakorolnak a dipólusokra, de vonzó erők nincsenek. Körülbelül homogén mezők például:

Az elektromos mező egy lemezkondenzátorban .
A mágneses mező hosszú tekercsben .
A gravitációs tér a föld felszínén, feltéve, hogy a kísérleti elrendezés méretei nagyon kicsiek a földhöz képest.

Végül is az elméleti fizikában a tér homogenitásáról beszélünk , amikor azt akarjuk kifejezni, hogy a fizikai törvények változatlanok a fordítás szempontjából . Ebből következik szerint noether-tétel , hogy a lendület a megmaradó mennyiség .

A méretskálától való függés

A mikroszkópos szinten heterogén , de makroszkopikus szinten homogénnek látszó anyagra példa a tej . Mikroszkopikusan meg lehet különböztetni a tej zsírtartalmát és a vizet tartalmazó területeket . És bár a kettő nem keveredhet, mindkét terület olyan kicsi, hogy makroszkopikusan nézve homogén eloszlásúnak tűnik. Mindazonáltal az ilyen keverékekben előfordulhat, hogy összetevőik idővel elválnak, és a tej esetében már nem tűnik makroszkopikusan homogénnek, mivel vizes területei egyértelműen különböznek magas zsírtartalmú területeiktől (krém). Ennek a szegregációnak vagy szétválasztásnak a megakadályozása érdekében megteheti. B. homogenizálás segítségével a zsír és a víz egyenletes eloszlásához még hosszú idő után is.

A kémia területén a homogén anyagok vagy tiszta anyagok, vagy homogén keverékek , amelyek oldatokat is tartalmaznak .

Homogén anyagok jelentése

Megfelelően homogén kiindulási anyagok vagy köztes termékek kivonása az iparban, például a különböző félvezető alkatrészek gyártása során a modern elektronikai és számítógépes iparban, a tudományos és műszaki fejlődés egyik legfontosabb problémája . Gyakran nagy erőfeszítést igényel (különösen tiszta anyagok kivonása és / vagy hibatűrésük csökkentése esetén).

A kémiai homogenitás következményei

A homogén anyag sűrűsége és összetétele mindenütt azonos . Homogén anyaggal rendelkező nagy tartályban, pl. B. gázzal egy ponton egy V ₁ részhalmazot veszünk figyelembe, akkor ez ugyanannyi anyagot tartalmaz, mint egy másik pont azonos V ₁térfogatú részhalmaza . Ha az anyag teljes mennyiségét két egyenlő térfogatra osztja, mindegyik azonos mennyiségű anyagot tartalmaz (ebben az esetben az eredeti felét). Ebből következik:

Állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten homogén anyagok esetében az anyag mennyisége arányos a térfogattal, vagy fordítva:

Az V térfogatú homogén anyagok p állandó nyomáson vannak, a T állandó hőmérséklet pedig arányos az n anyag mennyiségével .

A T = const és p = const a következő érvényes:

{\ displaystyle V \ sim n \ qquad {\ frac {V} {n}} = {\ text {const}} \ qquad {\ frac {V_ {1}} {n_ {1}}} = {\ frac { V_ {2}} {n_ {2}}}}

.

Ezek a törvények minden homogén anyagra érvényesek mindaddig, amíg a hőmérséklet és a nyomás változatlan marad, ideértve az ideális gázokat is , amelyekre az ideális gázok hőállapot-egyenlete vonatkozik. A hányadost moláris térfogatnak , a hányadost a koncentrációnak nevezzük . A fent említett kapcsolatok a volumetria alapját is képezik . ${\ displaystyle {\ tfrac {V} {n}} = V_ {m}}$ ${\ displaystyle {\ tfrac {n} {V}} = c}$