Sistema material trata-se de uma porção de matéria isolada para a submeter a determinados estudos. Se os objetos materiais dispõem de limites que se definem com clareza, já os sistemas materiais não têm limites estritos.
Dá-se o nome de sistema ao módulo ordenado de componentes que estão relacionados entre si e que mantêm interações entre si. Estes componentes podem ser objetos físicos ou conceitos abstratos.
Material, por sua vez, diz-se daquilo que está relacionado com a matéria (a realidade primária, que se pode perceber através dos sentidos, da qual são compostas as coisas). Em geral, o material define-se em oposição ao espiritual.
Sempre que o sistema material apresenta propriedades idênticas e composição química na totalidade dos seus pontos, fala-se de sistema material homogéneo. Isto significa que o sistema material homogéneo apresenta uma única fase, podendo esta ser gasosa, líquida ou sólida.
Os homogéneos, que são os que têm uma única fase, podem ser divididos em dois:
-Soluções, sendo sistemas que contam com dois ou mais componentes.
–Substâncias puras, que possuem um único componente.
Os sistemas materiais heterogéneos, em contrapartida, dispõem de duas ou mais fases, cujos pontos variam em propriedades e composição química.
Além disso, também se podem destacar outras particularidades dos ditos sistemas heterogéneos como as que se seguem:
- Em cada uma das fases, têm propriedades diferentes;
- Á simples vista, também se destaca dos mesmos que são descontínuos;
- A área de contato que existe entre duas fases responde ao nome da interface;
- Quando se trata de um sistema material de tipo heterogéneo, pode-se fazer uso de diferentes métodos de separação de fases entre as quais se encontram, por exemplo, os de classe física, nos quais é imprescindível a troca de calor, e os métodos de corte mecânico. Entre estes últimos destacam-se vários como a decantação, a centrifugação, a tamização, a imantação, a filtração ou ainda a solubilização.
Outra classificação diferencia os sistemas materiais compostos por substâncias puras e os sistemas materiais que são misturas de várias substâncias. Os primeiros são formados por um único componente de propriedades e composição fixas que pode ser um elemento químico ou um composto químico.
Os sistemas materiais formados por misturas de substâncias, por sua vez, albergam pelo menos duas substâncias puras. Pode-se tratar de misturas heterogéneas ou de misturas homogéneas. É possível separar as diversas substâncias de uma mistura por destilação, evaporação ou outro método.
No entanto, não se pode ignorar que os sistemas materiais também se podem classificar em função da relação que mantêm com o meio. Com base neste deparamo-nos com três tipos diferentes de sistemas:
- Aberto, que é aquele que se identifica porque aquilo que faz é trocar quer energia como massa com o meio envolvente;
- Fechado, que é o sistema material que a única coisa que troca com o meio que o rodeia é energia;
- Isolado, que, como o seu próprio nome indica, é aquele que não troca nem energia nem massa com o tal meio circundante.
- Sistemas materiais são porções de matéria isoladas para estudo e podem ser classificados em homogêneos, heterogêneos, abertos, fechados e isolados.
- As propriedades dos sistemas materiais incluem características físicas (como volume, densidade, massa e temperatura) e químicas (composição e reatividade).
- Mudanças de estado ocorrem nos sistemas materiais quando há transições entre estados físicos diferentes, sendo influenciadas principalmente por temperatura e pressão.
- O estado de plasma é uma forma extremamente energética e reativa da matéria, ocorrendo em condições extremas de temperatura e pressão, como em descargas elétricas e estrelas.
Descrição das propriedades físicas e químicas
As propriedades de um sistema material remetem às características físicas e também químicas que o estabelecem.
Quanto ao físico, as propriedades incluem, por exemplo, volume, densidade, massa e temperatura, sendo:
- Volume se trata da medida do espaço ocupado por um objeto ou substância;
- Já a densidade se traduz na relação entre a massa e o volume de um material. O cálculo dela é realizado com a divisão da massa pelo volume;
- A massa se trata da quantidade de matéria que há num objeto;
- E a temperatura se configura numa medida da energia térmica de um sistema, qual afeta o estado da matéria.
Quanto as propriedades químicas, elas descrevem a composição e também a reatividade de uma substância. A composição química se trata dos elementos e compostos existentes numa substância, já a reatividade remete à capacidade de uma substância em interagir com outras substâncias e passar por transformações químicas.
Mudanças de estado em sistemas materiais
As mudanças de estado sucedem nos sistemas materiais quando existem transições entre diferentes estados físicos, como sólido, líquido, etc. Tais transições de fase recebem influências em especial da temperatura e pressão.
Quando a temperatura de um sistema se eleva, sucedem transições de fase específicas. Um exemplo seria a fusão, que se trata da transição de um sólido para um líquido, que se dá quando a temperatura alcança o ponto de fusão da substância.
Outro exemplo seria a vaporização, que é a transição de um líquido para um gás. Mas esse processo se dá por evaporação (quando a temperatura se eleva em condições normais de pressão) ou ebulição (quando a temperatura ela se eleva com a pressão constante).
Mas ainda existe a sublimação, que se configura na transição direta do sólido para o gasoso, sem que tenha que passar pelo estado líquido. Já a condensação seria o oposto da vaporização, sucedendo quando um gás é convertido em líquido. Por fim, há a solidificação, que é a transição do líquido para o sólido.
A pressão é também um fator essencial nas mudanças de fase. Os aumentos na pressão favorecem a transição de gases para líquidos ou sólidos, já as reduções na pressão beneficiam a mudança de líquidos para gases.
É importante advertir que, nas temperaturas e pressões extremamente elevadas, a matéria atingiria o estado de plasma, onde os átomos se dissociam em íons e também elétrons livres. O plasma se trata de um estado extremamente energético e reativo, existindo em situações como descargas elétricas e também nas estrelas.
Equipe editorial de Conceito.de. (1 de Agosto de 2016). Atualizado em 21 de Junho de 2023. Sistema material - O que é, propriedades, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/sistema-material