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常用词典

[热] 热力学体系；[热] 热力学系统

例句

The boiler is a typical complex thermodynamic system.

锅炉是典型的复杂热工系统。

Inverse dynamics of thermodynamic system is a newly research field.

热力系统逆动力学是一个新兴的研究领域。

The boiler thermodynamic system plays an important part in the thermal generator set.

锅炉热力系统在整个机组中占有十分重要的地位。

Thermodynamic system drainage recycling mode has a great influence on heat economy of unit.

热力系统疏水回收利用方式对机组的热经济性有很大的影响。

The result is in conformity with that of analysis about constant mass thermodynamic system.

结果与常质量热力学系统分析完全一致。

专业解析

热力学系统（Thermodynamic System）是热力学研究的核心对象，指由特定边界划定、包含特定物质或能量的空间区域。其状态可通过温度、压力、体积等宏观物理量描述，并与环境（外界）存在能量或物质交换的可能。以下是详细解释：

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一、核心定义与特征

1. 边界（Boundary）

   系统的物理或数学分界面，决定系统与环境的相互作用方式。边界可以是固定或可变（如气缸活塞）、透热（允许热量传递）或绝热（隔绝热量）。

2. 类型分类

   • 开放系统（Open System）：与环境交换物质和能量（如沸腾的水壶）。
   • 封闭系统（Closed System）：仅交换能量，不交换物质（如充气密封的气球）。
   • 孤立系统（Isolated System）：无物质或能量交换（理想模型，如绝热真空容器）。

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二、关键概念与应用

1. 状态函数（State Functions）

   描述系统平衡态的宏观属性（如内能 $U$、焓 $H$、熵 $S$），其变化仅取决于初末态，与过程路径无关。例如：

   $$ Delta U = Q - W $$

   其中 $Q$ 为热量，$W$ 为功（热力学第一定律）。

2. 工程实例

   • 热机（Heat Engine）：将热能转化为机械功的封闭系统（如内燃机），遵循卡诺循环效率公式：

     $$ eta = 1 - frac{T_C}{T_H} $$

     $T_C$ 和 $T_H$ 分别为冷、热源温度。

   • 生态系统：开放系统模型，研究能量流动与物质循环（如光合作用中的能量输入）。

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三、权威定义来源

1. 国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）

   将热力学系统定义为“被明确边界划分的研究对象，其状态由热力学变量定义”。

   来源：IUPAC Gold Book

2. 麻省理工学院（MIT）热力学课程

   强调系统边界对能量传递分析的重要性，并分类讨论开放/封闭系统的控制方程。

   来源：MIT OpenCourseWare

3. NASA热力学手册

   以航天器推进系统为例，说明封闭系统中能量守恒的应用。

   来源：NASA Technical Reports

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四、相关概念拓展

• 环境（Surroundings）：系统边界外的区域，与系统相互作用。
• 过程（Process）：系统状态的变化路径（如等温膨胀、绝热压缩）。
• 平衡态（Equilibrium）：系统宏观性质不随时间变化的状态，热力学分析的基础。

网络扩展资料

Thermodynamic System（热力学系统） 是热力学中用于分析能量转换和物质相互作用的核心概念，指被明确界定并作为研究对象的特定物质或空间区域。以下是详细解释：

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1. 定义与基本组成

• 系统：被选作研究对象的物质或空间（如气体、液体、固体或它们的组合）。
• 边界：区分系统与外界（环境）的物理或虚拟界面，可以是固定或可移动的（如活塞的壁）。
• 环境：系统外部的所有事物，与系统可能发生能量或物质交换。

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2. 系统的分类

根据系统与环境的交互方式，分为三类：

1. 开放系统（Open System）

   • 能量和物质均可交换（如一杯热水：热量散失到空气中，水蒸气蒸发）。
   • 常见于生物体、发动机等动态过程。

2. 封闭系统（Closed System）

   • 仅能量可交换，物质不可交换（如密封容器中的气体被加热）。
   • 质量恒定，但热量或功可穿过边界。

3. 孤立系统（Isolated System）

   • 能量与物质均不可交换（理想化模型，现实中近似于高度保温的密闭容器）。
   • 总能量守恒，用于研究自发过程的方向性（如熵增原理）。

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3. 关键特性

• 状态函数：描述系统状态的宏观量（如温度、压力、体积、内能），与路径无关。
• 过程：系统状态的变化（如等温膨胀、绝热压缩），涉及能量传递形式（热或功）。

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4. 实际应用

• 工程领域：分析热机效率（如蒸汽轮机）、制冷循环。
• 化学与材料科学：研究相变、反应平衡（如溶解、结晶）。
• 生态学：模拟生态系统能量流动（如食物链中的能量传递）。

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示例说明

• 开放系统：植物通过光合作用吸收光能（能量交换）并释放氧气（物质交换）。
• 封闭系统：高压锅加热时内部蒸汽压力升高，但水分未逸出。
• 孤立系统（近似）：宇宙常被假设为孤立系统以研究热力学定律的普适性。

若需进一步探讨具体热力学定律或公式（如热力学第一定律 $Delta U = Q - W$），可补充说明。

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