[科普中国]-力学孤立系统

力学孤立系统是力学约束即不会发生形变从而不能对外做机械功的热力学系统 。同时，它也不会与其环境发生物质交换，但可以进行热量交换。

简介力学孤立系统是力学约束即不会发生形变从而不能对外做机械功的热力学系统。同时，它也不会与其环境发生物质交换，但可以进行热量交换。

对于一个简单系统，力学孤立等价于恒容。而在这种简单系统中发生的过程被称为等容过程。相对于力学孤立系统，同时存在可以传递机械能的力学开放系统。对于一个简单系统，力学开放意味着当系统受到外界压力时，其边界形状可以发生变化。而力学平衡时，意味着其所受外界压力平衡。只有力学孤立系统的边界可以承受压力变化。1

等容过程等容过程（也叫等体过程）是体积不变的热力学过程。如果使用理想气体，且气体的质量不变，则能量的增加与温度和体积的增加成正比。例如加热密封、坚固容器中的气体：压强和温度会增加，但体积不变。1

热力学系统热力学系统（英语：Thermodynamic system）是指用于热力学研究的有限宏观区域，是热力学的研究对象。它的外部空间被称为这个系统的环境。一个系统的边界将系统与它的外部隔开。这个边界既可以是真实存在的，也可以是假想出来的，但必须将这个系统限制在一个有限空间里。系统与其环境可以在边界进行物质，功，热或其它形式能量的传递。而热力学系统可以从它的边界（或边界的一部分）所允许的传递类型进行分类。

热力学系统有一系列的状态函数，比如体积，压强，温度等。这些量都是可以通过实验测量的宏观量。这些量的数值共同决定这个系统的热力学状态。一个热力学系统的状态函数通常存在一个或多个函数关系。这些关系可由状态方程表述。平衡热力学不涉及对这些状态函数的通量的研究。因为由热力学平衡的定义可以自然得到，这些函数的通量的值为零。当然，平衡热力学可能会涉及使通量不为零的过程，但在热力学过程进行前，这些过程必需停止。非平衡热力学允许状态函数通量不为零。通量不为零表示在系统和它的环境间存在物质，能量或熵等的传递。

孤立系统是一种假想存在的系统。这种系统与其外界无任何相互作用。在理想状况下，其内部处于热力学平衡，即它的热力学状态不随时间变化。而非孤立系统根据它的边界的性质可以与它的环境处于热力学平衡。它们也可能处于时时变化或者循环变化（一种稳态）的非平衡状态。系统与其环境的相互作用可以通过热传递或者长程力等方式进行。

热力学系统并非一个普遍概念，并不能代表全部的物理学系统。而这里定义的热力学系统的物理存在可以认为是平衡热力学的基础公设，尽管并没有被列为一条热力学定律。而在一些文献中，热力学第零定律通常的表述被认为是这一公设的一个推论。

热力学系统的概念可以追溯到1824年尼古拉·卡诺对于热机的研究。他当时称其为热机的工作物质。1

另见孤立系统

封闭系统

开放系统

热力学系统

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学