孤立体系
系统与环境之间既无物质交换又无能量交换
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。
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。
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。
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。
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。
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;
参考资料
最新修订时间:2024-06-12 10:04
目录
概述
背景知识
孤立体系的具体解释
参考资料