封閉系統(tǒng)與孤立系統(tǒng)的區(qū)別

1、孤立系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)的區(qū)別孤立系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)的區(qū)別眾所周知，熱力學(xué)是研究物質(zhì)世界有關(guān)熱現(xiàn)象規(guī)律的科學(xué)。由于熱現(xiàn)象是組成物質(zhì)的大量粒子（可以是分子、原子、電子等）的集體表現(xiàn)，熱力學(xué)所研究的對(duì)象應(yīng)是由大量粒子組成的宏觀系統(tǒng)。這大量粒子的集合被稱作為熱力學(xué)系統(tǒng)或簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。如果記住每摩爾物質(zhì)的分子數(shù)為的數(shù)量級(jí)，我們對(duì)這個(gè)“大量”的含意將會(huì)更清楚些。所謂孤立系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)就是依據(jù)系統(tǒng)與外界的相互關(guān)系對(duì)系統(tǒng)所做的一種分類。但是，有些人總認(rèn)為“封閉”了

2、必定是“孤立”，故“孤立”系統(tǒng)與“封閉”系統(tǒng)是一個(gè)意義，沒有必要再把它們區(qū)別。事實(shí)卻并不如此，物理學(xué)上對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)有嚴(yán)格規(guī)定，它們有不同的條件和物理含義。如果某一系統(tǒng)與周圍環(huán)境沒有任何相互作用，則此系統(tǒng)就叫做孤立系統(tǒng)。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，任何系統(tǒng)都要受到外界影響，自然界并不真正存在孤立系統(tǒng)。然而，在一段時(shí)間內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)所受的外界作用對(duì)所研究的問題影響小到可以忽略不計(jì)時(shí)，我們就可以近似地將它看作孤立系統(tǒng)。譬如，將中性氣體放在絕熱性能很好的固定彈性壁做

3、成的匣子內(nèi)，又不計(jì)重力的影響，這就可以把它近似地看作為孤立系統(tǒng)，如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)被封閉容器與外界隔離開來(lái)時(shí)，它與外界便沒有物質(zhì)交換。然而，由于容器壁可以移動(dòng)或傳熱，從而使系統(tǒng)與外界之間可產(chǎn)生能量交換（如做功或傳熱）、這種系統(tǒng)叫做封閉系統(tǒng)。如汽缸內(nèi)被活塞封閉的氣體就是一例。除孤立系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)外，還有一種開放系統(tǒng)。所謂開放系統(tǒng)就是與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。敞口容器里放著的水，如圖所示，由于水分子可以蒸發(fā)，又可重新凝結(jié)，因此，水

4、作為一個(gè)系統(tǒng)，它與大氣既有物質(zhì)的交換也有能量的傳遞，便是開放系統(tǒng)的例子。孤立系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)的概念明確以后，我們就可找出它們的聯(lián)系點(diǎn)和區(qū)別點(diǎn)。（1）孤立系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)描述的對(duì)象都是由大數(shù)量粒子組成的宏觀系統(tǒng)、它們可以是常見的氣體系統(tǒng)、液體系統(tǒng)，還可以是熱輻射系統(tǒng)、表面膜系統(tǒng)、電磁介質(zhì)系統(tǒng)、溶液及化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)等等。不僅如此，按現(xiàn)代化新科學(xué)的觀點(diǎn)，它們還可以泛指生物系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)及其他自然和社會(huì)的系統(tǒng)。只不過(guò)在此情況下，組成這些復(fù)雜

5、系統(tǒng)的不是大數(shù)量分子、原子、電子之類的物理、化學(xué)粒子，而是指大數(shù)量相互作用的生物體、生物種群以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)單元等等。（2）孤立系統(tǒng)似乎是一個(gè)與世隔絕的理想化系統(tǒng)，而封閉系統(tǒng)則是一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)。（3）孤立系統(tǒng)與外界既無(wú)能量交換又無(wú)物質(zhì)交換，系統(tǒng)的演化和發(fā)展主要是由系統(tǒng)內(nèi)部相互作用引起的、自發(fā)進(jìn)行的。并根據(jù)熱力學(xué)第一定律可推知，系統(tǒng)在演化、發(fā)展過(guò)程中，內(nèi)能保持不變；而封閉系統(tǒng)僅是與外界無(wú)物質(zhì)交換，并根據(jù)熱力學(xué)第一定律可推知，系統(tǒng)在變化過(guò)程