任何物质总是和它周围的其他物质相联系的,为了研究需要,人们常常把研究对象与周围其他事物划分开来。划定为研究对象的这部分物质称为体系,体系以外又与体系密切相关的其他物质称为环境。
例如,一烧杯冰水,若将水作为研究对象,则水就是体系,而水以外的冰、烧杯及周围的空气就是环境;若将水和冰作为研究对象,则水和冰就是体系,烧杯及周围的空气就是环境。热力学中的体系是大量微观粒子(分子、原子、离子等)所组成的宏观集合体,体系和环境之间有一个界限,这个界限可以是实际存在的,也可以是想象的。
根据体系和环境间物质和能量交换的情况不同,可将体系分为以下3 类。
(1)敞开体系:体系与环境之间既有物质交换又有能量交换。
(2)封闭体系:体系与环境之间没有物质交换只有能量交换。封闭体系是热力学中研究得最多的体系,若不特别说明,通常是指封闭体系。(www.xing528.com)
(3)孤立体系:也称为隔离体系,体系与环境之间既没有物质交换也没有能量交换。严格来讲,自然界中不存在绝对的孤立体系,每一种物质的运动都是与它周围其他物质相互联系、相互影响的。但当此影响降低到很小,以致可以忽略时,就可以近似地把这个体系看成是孤立体系。
例如,上述烧杯中的冰水,若以冰和水作为研究体系,则该体系为敞开体系,烧杯内的冰和水与环境(烧杯及四周空气)间,既有能量(如热能)交换也有物质交换(烧杯中的水会蒸发到空气中,空气也可溶进水中);如果将冰水放进密闭的玻璃瓶中,仍以冰和水为体系,则该体系为封闭体系,因为此时体系和环境(玻璃瓶与四周空气)只有能量(如热能)交换而无物质交换;倘若把冰水放进绝热性能和密闭程度极好的保温瓶中,由于保温瓶内外既无物质交换也无能量交换,冰和水构成的体系就成了孤立体系。应该指出,体系类别与所划定的体系范围有关。例如,在上述孤立体系中,假定把保温瓶内的冰当作体系,则水、保温瓶就为环境;虽然用了保温瓶,该体系仍为敞开体系。
通常所进行的化学反应,所用的设备、仪器等绝大多数都不是绝热的,即使密闭也不属于孤立体系。在热力学中,主要研究封闭体系。
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