封闭系统与孤立系统的区别.docx

封闭系统与孤立系统的区别孤立系统与封闭系统的区别 众所周知，热力学是研究物质世界有关热现象规律的科学。由于热现象是组成物质的大量粒子的集体表现，热力学所研究的对象应是由大量粒子组成的宏观系统。这大量粒子的集合被称作为热力学系统或简称系统。如果记住每摩尔物质的分子数为 的数量级，我们对这个“大量”的含意将会更清楚些。所谓孤立系统与封闭系统就是依据系统与外界的相互关系对系统所做的一种分类。但是，有些人总认为“封闭”了必定是“孤立”，故“孤立”系统与“封闭”系统是一个意义，没有必要再把它们区别。事实却并不如此，物理学上对这两个系统有严格规定，它们有不同的条件和物理含义。 如果某一系统与周围环境没有任何相互作用，则此系统就叫做孤立系统。严格说来，任何系统都要受到外界影响，自然界并不真正存在孤立系统。然而，在一段时间内，当系统所受的外界作用对所研究的问题影响小到可以忽略不计时，我们就可以近似地将它看作孤立系统。譬如，将中性气体放在绝热性能很好的固定弹性壁做成的匣子内，又不计重力的影响，这就可以把它近似地看作为孤立系统，如图所示。 当系统被封闭容器与外界隔离开来时，它与外界便没有物质交换。然而，由于容器壁可以移动或传热，从而使系统与外界之间可产生能量交换、这种系统叫做封闭系统。如汽缸内被活塞封闭的气体就是一例。 除孤立系统和封闭系统外，还有一种开放系统。所谓开放系统就是与外界既有能量交换又有物质交换的系统。敞口容器里放着的水，如图所示，由于水分子可以蒸发，又可重新凝结，因此，水作为一个系统，它与大气既有物质的交换也有能量的传递，便是开放系统的例子。 孤立系统与封闭系统的概念明确以后，我们就可找出它们的联系点和区别点。 孤立系统与封闭系统描述的对象都是由大数量粒子组成的宏观系统、它们可以是常见的气体系统、液体系统，还可以是热辐射系统、表面膜系统、电磁介质系统、溶液及化学反应系统等等。不仅如此，按现代化新科学的观点，它们还可以泛指生物系统、生态系统、经济系统及其他自然和社会的系统。只不过在此情况下，组成这些复杂系统的不是大数量分子、原子、电子之类的物理、化学粒子，而是指大数量相互作用的生物体、生物种群以及社会经济单元等等。 孤立系统似乎是一个与世隔绝的理想化系统，而封闭系统则是一个比较现实的系统。 孤立系统与外界既无能量交换又无物质交换，系统的演化和发展主要是由系统内部相互作用引起的、自发进行的。并根据热力学第一定律可推知，系统在演化、发展过程中，内能保持不变；而封闭系统仅是与外界无物质交换，并根据热力学第一定律可推知，系统在变化过程中，内能是可以变化的。 由孤立系统和封闭系统的条件可知，孤立系统一定是封闭系统，而封闭系统却不必是孤立系统。显然，前者的外延被后者的外延全部包含，故在这里，孤立系统是个种概念，而封闭系统是个属概念。