系統(tǒng) system
又稱:體系
定義:研究的對象(物質(zhì)或空間)。
學科:化學_物理化學_化學熱力學
相關(guān)名詞:環(huán)境 熱力學平衡 熵
圖片來源:視覺中國
【延伸閱讀】
我們用觀察、實驗等方法進行科學研究時,必須先確定所要研究的對象,把一部分物質(zhì)與其余的分開(其界面可以是實際的,也可以是想像的)。這種被劃定的研究對象,就稱為系統(tǒng)。在系統(tǒng)以外而與系統(tǒng)密切相關(guān)且影響所能及的部分,則稱為環(huán)境。在研究任一系統(tǒng)的某種熱力學性質(zhì)時,為了強調(diào)這一點,有時把系統(tǒng)也稱為熱力學系統(tǒng)。
根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間的關(guān)系,可以把系統(tǒng)分為三類:
1.隔離系統(tǒng)(isolated system)——系統(tǒng)完全不受環(huán)境的影響,和環(huán)境之間沒有物質(zhì)或能量的交換。因此,隔離系統(tǒng)也稱為孤立系統(tǒng)。
2.封閉系統(tǒng)(closed system)——系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有物質(zhì)的交換,但可以發(fā)生能量的交換。
3.敞開系統(tǒng)(open system)——系統(tǒng)不受任何限制,與環(huán)境之間可以有能量的交換,也可以有物質(zhì)的交換。
明確所研究的系統(tǒng)屬于何種類型至關(guān)重要。因為處理問題的對象不同,描述它們的變量就不同,所適用的熱力學公式也有所不同。當然,世界上一切事物總是有機地互相聯(lián)系、互相依賴和互相制約,因此不可能有絕對的隔離系統(tǒng)。但是為了研究問題的方便,在適當?shù)臈l件下可以把一個系統(tǒng)近似地看成是隔離系統(tǒng)。
通常用系統(tǒng)的宏觀可測性質(zhì)(如體積、壓力、溫度、黏度、表面張力等)來描述系統(tǒng)的熱力學狀態(tài)。我們可以把這些性質(zhì)分為兩類:
1.廣度性質(zhì)。廣度性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)的數(shù)量成正比。此種性質(zhì)具有加和性,即整個系統(tǒng)的某種廣度性質(zhì)是系統(tǒng)中各部分該種性質(zhì)的總和。體積、質(zhì)量、熵、熱力學能等都屬于廣度性質(zhì)。
2.強度性質(zhì)。此種性質(zhì)不具有加和性,其數(shù)值取決于系統(tǒng)自身的特性,與系統(tǒng)的數(shù)量無關(guān)。溫度、壓力、密度、黏度等都屬于強度性質(zhì)。
系統(tǒng)的某種廣度性質(zhì)除以總質(zhì)量或物質(zhì)的量之后,就成為強度性質(zhì)。如果系統(tǒng)中所含物質(zhì)的量是單位量,則廣度性質(zhì)就成為強度性質(zhì)。當系統(tǒng)的各種性質(zhì)不隨時間而改變,則系統(tǒng)就處于熱力學平衡狀態(tài)。當系統(tǒng)處于一定的狀態(tài)時,系統(tǒng)的性質(zhì)只決定于它現(xiàn)在所處的狀態(tài),而與其過去的歷史無關(guān)。如果外界條件不變,系統(tǒng)的各種性質(zhì)就不會發(fā)生變化。當系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時,它的一系列性質(zhì)也隨之改變,改變多少,只取決于系統(tǒng)開始和終了的狀態(tài),而與變化時所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。
責任編輯:張鵬輝