[科普中国]-孤立体系

孤立体系是指：系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故称为孤立体系。有时候把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。

背景知识体系与环境

体系：在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想像的。这种被划定的研究对象称为体系。也可以称为物系或系统。

环境：与体系密切相关，有相互作用或影响所能及的部分称为环境。1

根据体系与环境之间的关系，可以把体系分为三类。

孤立体系的具体解释孤立体系是指：系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故称为孤立体系。有时候把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。任何能量或质量都不能进入或者离开一个孤立系统，只能在系统内移动。除了把整个宇宙视为一体之外，孤立系统并不存在于现实之中。但是，在一定次数内，有些真实系统的行为近乎于孤立系统。因而，孤立系统的概念可以作为真实情况的一个近似模型。在建立以数学模型描述一些自然现象时，孤立系统是个可被接受的模型。孤立系统的能量守恒，粒子数也同时守恒。1

孤立体系模型可被近似于孤立系统的模型包括：

1.太阳系内的太阳以及行星

2.氢原子内的质子以及电子（在某情况下氢原子会被电磁辐射激发）

3.由坚固的不导热壁包裹的气体或者液体

在检证热力学第二定律中的熵增加的假设时，玻尔兹曼所用的方程便假设了系统是孤立的。1

确定体系的重要性体系的性质在热力学体系中，通常把温度、压力、体积、密度等宏观物理量称为体系的性质。按其特征可将体系的性质分为两种类型：

1）广度性质 （extensive property）: 量值与体系中物质 的数量成正比，所以又称容量性质。比如物质的体积、质量、 热容量以及随后将介绍的热力学能和焓等都是广度性质。 广度性质具有加和性。

2）强度性质 （intensive property）: 量值取决于体系的 自身特性，与体系中物质的数量无关，不具有加和性。比如温度、压力、浓度、密度、粘度等即都是体系的强度性质。 强度性质不具有加和性。1

体系与状态函数（1）体系的状态确定，体系的各种性质即所有的状态函数也都确定，反之亦然。

（2）当体系的状态发生变化，体系的状态函数也变化，但不一定所有的状态函数都变化，如定温、定压过程。

（3） 反过来，当体系有一个状态函数发生变化，体系的状态一定发生变化。2

知识扩展其他两种热力学常用的假象体系：

敞开系统：系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换；经典热力学不研究敞开系统；

封闭系统：系统与环境之间无物质交换，但有能量交换；经典热力学最为广泛研究的系统；1

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学