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系统和环境(

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:系统——在热力学中,通常将作为研究对象的那部分由大量粒子组成的客体,称之为热力学系统,也称为体系或物系。系统与环境间有相互作用,如热源是与系统交换热量的环境,并保持系统与热源温度一致,它应是物质的量及热容为无限大的客体,在有限热量流出或流入时温度保持不变。根据系统与环境之间能否交换能量与物质,热力学系统可分为:隔离系统:系统与环境之间既没有能量交换,也没有物质交换。

系统——在热力学中,通常将作为研究对象的那部分由大量粒子组成的客体,称之为热力学系统,也称为体系或物系。

环境——系统之外,与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开并与系统密切相关的客体,称为系统的环境。

系统与环境间有相互作用,如热源是与系统交换热量的环境,并保持系统与热源温度一致,它应是物质的量及热容为无限大的客体,在有限热量流出或流入时温度保持不变。根据系统与环境之间能否交换能量与物质,热力学系统可分为:

(1)隔离系统(Isolated System):系统与环境之间既没有能量交换,也没有物质交换。因在地球上还找不到一种材料能隔离重力场,而且宇宙射线或高能粒子总是不断地射入地球,因此,作为科学抽象的概念,只能在近似意义上应用隔离系统的概念。

(2)封闭系统(Closed System):系统与环境之间通过界面只有能量的交换而没有物质的交换。

(3)敞开系统(Open System):系统与环境之间可以通过界面交换能量和物质。

热力学系统的选择,通常是根据实际情况的需要与处理问题的方便。

例如,盛水的玻璃杯若用刚性、绝热和不渗透任何物质的壁与环境隔开,并且与环境没有任何相互作用,则这个系统就是近似意义上的隔离系统;而装有热水的玻璃杯仅加盖子盖紧,此时热量可通过玻璃杯的透热壁与环境交换,则体系为封闭系统;对于置于敞口玻璃杯中的热水可视为敞开系统,这是因为系统中的水分子可逸出水面进入空气,与环境发生物质交换,同时又通过玻璃杯壁与环境交换热量。

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