孤立體系是指:系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換,又無能量交換,故稱為孤立體系。有時候把封閉體系和體系影響所及的環(huán)境一起作為孤立體系來考慮。

外文名

isolated system

背景知識

體系與環(huán)境

體系:在科學(xué)研究時必須先確定研究對象,把一部分物質(zhì)與其余分開,這種分離可以是實際的,也可以是想像的。這種被劃定的研究對象稱為體系。也可以稱為物系或系統(tǒng)。

環(huán)境:與體系密切相關(guān),有相互作用或影響所能及的部分稱為環(huán)境。

孤立體系

根據(jù)體系與環(huán)境之間的關(guān)系,可以把體系分為三類。

孤立體系

具體解釋

任何能量或質(zhì)量都不能進入或者離開一個孤立系統(tǒng),只能在系統(tǒng)內(nèi)移動。除了把整個宇宙視為一體之外,孤立系統(tǒng)并不存在于現(xiàn)實之中。但是,在一定次數(shù)內(nèi),有些真實系統(tǒng)的行為近乎于孤立系統(tǒng)。因而,孤立系統(tǒng)的概念可以作為真實情況的一個近似模型。在建立以數(shù)學(xué)模型描述一些自然現(xiàn)象時,孤立系統(tǒng)是個可被接受的模型。孤立系統(tǒng)的能量守恒,粒子數(shù)也同時守恒。

模型介紹

可被近似于孤立系統(tǒng)的模型包括:

1.太陽系內(nèi)的太陽以及行星

2.氫原子內(nèi)的質(zhì)子以及電子(在某情況下氫原子會被電磁輻射激發(fā))

3.由堅固的不導(dǎo)熱壁包裹的氣體或者液體

在檢證熱力學(xué)第二定律中的熵增加的假設(shè)時,玻爾茲曼所用的方程便假設(shè)了系統(tǒng)是孤立的。

重要性介紹

性質(zhì)介紹

在熱力學(xué)體系中,通常把溫度、壓力、體積、密度等宏觀物理量稱為體系的性質(zhì)。按其特征可將體系的性質(zhì)分為兩種類型:

1)廣度性質(zhì)(extensive property): 量值與體系中物質(zhì) 的數(shù)量成正比,所以又稱容量性質(zhì)。比如物質(zhì)的體積、質(zhì)量、熱容量以及隨后將介紹的熱力學(xué)能和焓等都是廣度性質(zhì)。廣度性質(zhì)具有加和性。

2)強度性質(zhì)(intensive property): 量值取決于體系的 自身特性,與體系中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān),不具有加和性。比如溫度、壓力、濃度、密度、粘度等即都是體系的強度性質(zhì)。強度性質(zhì)不具有加和性。

狀態(tài)函數(shù)

(1)體系的狀態(tài)確定,體系的各種性質(zhì)即所有的狀態(tài)函數(shù)也都確定,反之亦然。

(2)當(dāng)體系的狀態(tài)發(fā)生變化,體系的狀態(tài)函數(shù)也變化,但不一定所有的狀態(tài)函數(shù)都變化,如定溫、定壓過程。

(3)反過來,當(dāng)體系有一個狀態(tài)函數(shù)發(fā)生變化,體系的狀態(tài)一定發(fā)生變化。

知識擴展

其他兩種熱力學(xué)常用的假象體系:

敞開系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換,又有能量交換;經(jīng)典熱力學(xué)不研究敞開系統(tǒng);

封閉系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間無物質(zhì)交換,但有能量交換;經(jīng)典熱力學(xué)最為廣泛研究的系統(tǒng);