熱力學系統

熱力學系統  是指用於熱力學研究的有限宏觀區域 ， 是熱力學的研究對象 。 它的外部空間被稱爲這個系統的環境 。 一個系統的邊界將系統與它的外部隔開 。 這個邊界既可以是真實存在的 ， 也可以是假想出來的 ， 但必須將這個系統限制在一個有限空間裏 。 系統與其環境可以在邊界進行物質 、 功 、 熱或其它形式能量的傳遞 。 而熱力學系統可以從它的邊界 （ 或邊界的一部分 ） 所允許的傳遞類型進行分類 。 熱力學系統有一系列的狀態函數 ， 比如體積 ， 壓強 ， 溫度等 。 這些量都是可以通過實驗測量的宏觀量 。 這些量的數值共同決定這個系統的熱力學狀態 。 一個熱力學系統的狀態函數通常存在一個或多個函數關係 。 這些關係可由狀態方程表述 。 平衡熱力學不涉及對這些狀態函數的通量的研究 。 因爲由熱力學平衡的定義可以自然得到 ， 這些函數的通量的值爲零 。 當然 ， 平衡熱力學可能會涉及使通量不爲零的過程 ， 但在熱力學過程進行前 ， 這些過程必需停止 。 非平衡熱力學允許狀態函數通量不爲零 。 通量不爲零表示在系統和它的環境間存在物質 ， 能量或熵等的傳遞 。 孤立系統是一種假想存在的系統 。 這種系統與其外界無任何相互作用 。 在理想狀況下 ， 其內部處於熱力學平衡 ， 即它的熱力學狀態不隨時間變化 。 而非孤立系統根據它的邊界的性質可以與它的環境處於熱力學平衡 。 它們也可能處於時時變化或者循環變化 （ 一種穩態 ） 的非平衡狀態 。 系統與其環境的相互作用可以通過熱傳遞或者長程力等方式進行 。 熱力學系統並非一個普遍概念 ， 並不能代表全部的物理學系統 。 而這裏定義的熱力學系統的物理存在可以認爲是平衡熱力學的基礎公設 ， 儘管並沒有被列爲一條熱力學定律 。 而在一些文獻中 ， 熱力學第零定律通常的表述被認爲是這一公設的一個推論 。 熱力學系統的概念可以追溯到1824年尼古拉 · 卡諾對於熱機的研究 。 他當時稱其爲熱機的工作物質 。