力學孤立系統

力學孤立系統是力學約束即不會發生形變從而不能對外做機械功的熱力學系統 。同時,它也不會與其環境發生物質交換,但可以進行熱量交換。

基本介紹

  • 中文名:力學孤立系統
  • 外文名:Mechanically isolated system
  • 對應:力學約束
  • 屬性:做機械功的熱力學系統
  • 本質:進行熱量交換
簡介,等容過程,熱力學系統,另見,

簡介

力學孤立系統是力學約束即不會發生形變從而不能對外做機械功的熱力學系統。同時,它也不會與其環境發生物質交換,但可以進行熱量交換。
對於一個簡單系統,力學孤立等價於恆容。而在這種簡單系統中發生的過程被稱為等容過程。相對於力學孤立系統,同時存在可以傳遞機械能的力學開放系統。對於一個簡單系統,力學開放意味著當系統受到外界壓力時,其邊界形狀可以發生變化。而力學平衡時,意味著其所受外界壓力平衡。只有力學孤立系統的邊界可以承受壓力變化。

等容過程

等容過程(也叫等體過程)是體積不變的熱力學過程。如果使用理想氣體,且氣體的質量不變,則能量的增加與溫度和體積的增加成正比。例如加熱密封、堅固容器中的氣體:壓強和溫度會增加,但體積不變。

熱力學系統

熱力學系統(英語:Thermodynamic system)是指用於熱力學研究的有限巨觀區域,是熱力學的研究對象。它的外部空間被稱為這個系統的環境。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裡。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式,比如體積,壓強,溫度等。這些量都是可以通過實驗測量的巨觀量。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式通常存在一個或多個函式關係。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式的通量的研究。因為由熱力學平衡的定義可以自然得到,這些函式的通量的值為零。當然,平衡熱力學可能會涉及使通量不為零的過程,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式通量不為零。通量不為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。而這裡定義的熱力學系統的物理存在可以認為是平衡熱力學的基礎公設,儘管並沒有被列為一條熱力學定律。而在一些文獻中,熱力學第零定律通常的表述被認為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。他當時稱其為熱機的工作物質。

另見

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