热力学系统

更新时间:2022-08-25 14:02

热力学系统是指由大量微观粒子组成,并与其周围环境以任意方式相互作用着的宏观客体。热力学的研究对象,简称系统,或热力系、热力系统。它不仅是宏观的,而且是有限的。热力系与环境之间的界限称为分界面。分界可以是真实的或虚拟的 ,固定的或移动的。一般把系统的周围环境称为系统的外界或简称外界。

系统分类

根据系统与外界相互作用的情况可对系统进行分类:与外界没有任何相互作用的系统称为孤立系统;与外界有能量交换但没有物质交换的系统称为封闭系统,简称闭系;与外界既有能量交换又有物质交换的系统称为开放系统,简称开系。还可以根据组成系统的物质化学性质对系统进行分类:由一种化学纯的物质构成的热力学系统称为单元系,因为它只含有一种化学组分,也就是只有一种分子;由两种或两种以上的化学组分构成的系统称为多元系。也可根据系统各部分的性质对系统定义:各部分的所有性质完全一样的系统称为均匀系,又称单相系 ;当系统的各部分的性质有差异时,称此种系统为非均匀系;如果整个系统是不均匀的,但可分成若干个均匀的部分,则称为复相系(见相和相变)。

严格意义上的封闭系统、孤立系统在自然界是不存在的。它们作为特定的分析对象而被引用只是一种近似,其目的是使问题在研究时得以简化。

人为选择

由于不可能将系统与环境完全隔离开,而隔离的材料不可能是绝对不传热、不导电、不透光的,因此不存在绝对的孤立系统。在处理具体热力学问题时,为了使问题简化,可忽略一些不重要的因素而近似地把系统视为孤立系统。

系统与环境的选择是人为的。同一个热力学问题,如果系统选得恰当,往往能使问题解决起来方便简捷。例如,在一个内部装有电阻丝绝热密闭容器中盛有氢气氧气的混合物,当此容器通电后,便发生反应,生成水蒸气。对此问题进行热力学处理时,若选容器及其中所含物质为系统,则为封闭系统;若连同电源一起选为系统,则为孤立系统。系统的这种人为选择完全是为了处理问题的方便,而不是系统和环境本身有什么本质上的不同。

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