2.热力学系统分类.docx

               热力学系统分类

凡是具有联系的物质整体都可以看作是一个系统，系统最主要的特性是它的物质性.热力学对由大量粒子组成的宏观系统进行了深入的研究，与热力学系统相互作用着的环境称为外界.由系统与外界的关系，热力学把系统分成三类：（1）孤立系统：与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统.（2）封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统.（3）开放系统：与外界既有物质交换，又有能量交换的系统.

凡是具有联系的物质整体都可以看作是一个系统，系统最主要的特性是它的物质性.以前的热力学对由大量粒子组成的宏观系统进行了深入的研究.与热力学系统相互作用着的环境称为外界.由系统与外界的关系，热力学把系统分成三类：（1）孤立系统：与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统.（2）封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统.（3）开放系统：与外界既有物质交换，又有能量交换的系统.热力学对系统的这种区分存在很大的局限性，热力学系统只有局部物质系统的意义，热力学平衡状态是指，处在一定环境条件下的系统，其所有的性质均不随时间而变化；而且将该系统与环境隔离后，也不会引起该系统任何性质的变化.

除了热力学现象外，其它物理现象也必须对与之相连的系统进行具体的研究.为此，宇观系统论将物质系统分为两大部分：整体物质系统和局部物质系统.这里，我们把理想的、与外界没有任何物质相互作用关系和能量关系的物质系统称为整体物质系统.与之相对应，整体物质系统中任何一部分物质组成的系统称为局部物质系统.由于物质与相互作用和能量的不可分离性，更由于“外界”环境的物质性，有“外界”存在就必定有相互作用关系和能量关系，所以严格地说，整体物质系统是一种没有“外界”的物质系统，而局部物质系统则是有“外界”的物质系统.

宇宙是一个完美的整体物质系统，它完全符合与“外界”没有任何物质相互作用关系和能量关系这一前提条件.或者说，宇宙完全没有“外界”，作为一个整体，宇宙不可能与宇宙之外的物质产生任何相互作用关系和能量关系.另一方面，如果某种物质与宇宙系统内部物质产生相互作用，这种物质必定是宇宙物质的一部分（即它不可能是“外界”）.所以，整体物质系统又可以称为宇观系统（在以后，整体物质系统、宇观系统和宇宙这三个概念是等价的）.天体系统则是典型的局部物质系统，它是宇观系统中的一个组成部分.原子系统也是比较典型的局部物质系统.作为一种概念的延伸，地球生生态系统和人类社会系统等等都属于局部物质系统的范畴.

宇观系统由于没有“外界”，它的存在、运动和变化都只能被局限在本系统范围之内，它与局部物质系统有着本质上的区别.譬如，宇观系统遵循完整性原理；在宇观系统中，物质的运动状态只有吸收态而不可能有束缚状态和散射态；宇观系统中物质的分布和压力场的分布都是各向同性的，而局部物质系统则完全没有这种特性.热力学中的孤立系统也属于局部物质系统，由于“外界”物质的存在，任何孤立系统都不可能完全隔绝本系统物质与外界物质之间的场相互作用的联系，因而也无法隔绝与场相互作用有关的能量交换.