homogenitet

Homogenitet (fra ὁμός homόs "lige" og γένεσις genesis "skabelse, fødsel", således omtrent: samme kvalitet) betegner lighed mellem en fysisk egenskab over hele systemets omfang eller ligheden mellem elementer i et system. Udtrykket har et bredt anvendelsesområde og kan indeholde forskellige betydninger i detaljer. Et mål eller en metode, hvormed et materiale eller et system gøres homogent, eller dets homogenitet øges, kaldes homogenisering.

Modsætninger til homogenitet

Homogen, heterogen, inhomogen

Det, der ikke er homogent, kaldes inhomogent eller heterogent .

Der skelnes normalt mellem disse to udtryk, brugen af ​​ordet svinger noget.

  • Et legeme lavet af ensartet materiale, men med en tæthed, der f.eks. Varierer fra sted til sted , kaldes inhomogent.
  • Heterogen (to eller flere faser) er på den anden side en krop lavet af makroskopisk forskellige komponenter, såsom en betonplade med stålarmering.

I figuren vises forskellene i homogenitet, heterogenitet og inhomogenitet grafisk fra venstre mod højre.

fysik

I fysik er materie , set atomisk, fundamentalt ikke homogent, da byggestenene i materie ikke har en ensartet rumlig fyldning . Selv i selve atomet er masse- og ladningsfordelingen ikke homogen, da den er ujævnt fordelt mellem atomkernen og atomskallen . Hvis atomer eller molekyler fordeles omtrent jævnt (ikke nødvendigvis med regelmæssigheden af ​​et krystalgitter , men uden makroskopiske udsving fra sted til sted), er sagen homogen fra et praktisk synspunkt .

Udtrykket anvendes også på felter . Et felt, f.eks. B. et magnetfelt kaldes homogent, hvis feltstyrken er den samme overalt, ellers inhomogen. Homogene felter er kendetegnet ved lige, parallelle og jævnt fordelte feltlinjer . Når det kommer til gradientfelter , er de ækvipotentiale overflader parallelle planer, der trænges vinkelret af feltlinjerne. Mens dipoler er justeret og tiltrukket af inhomogene felter, udøver homogene felter justeringsmomenter på dipoler, men ingen attraktive kræfter. Eksempler på omtrent homogene felter er:

  • Det elektriske felt i en pladekondensator .
  • Magnetfeltet i en lang spole .
  • Gravitationsfeltet på jordens overflade, forudsat at dimensionerne på det eksperimentelle setup er meget små sammenlignet med jorden.

Når alt kommer til alt, i teoretisk fysik taler man om rumets homogenitet, når man vil udtrykke, at fysiske love er uændrede i forhold til oversættelse . Heraf følger det ifølge Noether's sætning , at momentum er en bevaret mængde .

Afhængighed af størrelsesskalaen

Et eksempel på stof, der er heterogent på et mikroskopisk niveau, men som synes homogent på et makroskopisk niveau, er mælk . Der kan skelnes mellem mikroskopiske områder i mælk, der indeholder fedt, og dem, der indeholder vand . Og selvom de to ikke kan blandes, er begge områder så små, at de set makroskopisk ser homogent fordelt ud. Ikke desto mindre kan det ske i sådanne blandinger, at deres komponenter adskilles over tid, og i tilfælde af mælk ser det ikke længere ud makroskopisk homogent, da dets vandige områder tydeligt adskiller sig fra deres fedtfattige områder (fløde). For at forhindre denne adskillelse eller adskillelse kan du f.eks. B. ved hjælp af homogenisering til en jævn fordeling af fedt og vand, selv efter en lang periode.

I kemi er homogene stoffer enten rene stoffer eller homogene blandinger , som også inkluderer opløsninger .

Betydning af homogene stoffer

Ekstraktion af tilstrækkeligt homogene udgangsmaterialer eller mellemprodukter til industrien, såsom ved fremstilling af forskellige halvlederkomponenter i den moderne elektronik- og computerindustri, er et af de vigtigste problemer inden for videnskabelig og teknisk udvikling . Det kræver ofte en stor indsats (især når man ekstraherer rene stoffer og / eller reducerer deres fejltolerancer).

Konsekvenser af kemisk homogenitet

Homogent stof har samme tæthed og sammensætning overalt . Når det er i en stor beholder med et homogent stof, f.eks. B. med en gas , en delmængde V er 1 betragtes på et tidspunkt , så indeholder den samme mængde stof som en delmængde med samme volumen V 1 på et andet sted. Hvis du deler den samlede mængde stof i to lige store volumener, indeholder de hver den samme mængde stof (i dette tilfælde halvdelen af ​​originalen). Det følger:

For homogene stoffer ved konstant tryk og konstant temperatur er mængden af ​​stof proportional med volumen eller omvendt:

Volumen V homogene stoffer er ved konstant tryk p og konstant temperatur T er proportional med mængden af ​​stof n .

For T = const og p = const gælder følgende:

.

Disse love gælder for alle homogene stoffer, så længe temperatur og tryk forbliver uændrede, herunder ideelle gasser, for hvilke den termiske tilstandsligning af ideelle gasser gælder. Den kvotient kaldes molære volumen , kvotienten er koncentrationen . De førnævnte forhold er også grundlaget for volumetri .

Forholdet gælder også for homogene stoffer

.

litteratur

  • Brockhaus encyklopædi. 19. udgave, Mannheim 1988.

Weblinks

Wiktionary: homogen  - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser