
【化】 isolated system
insularity; insulation; isolation; seclusion
【法】 isolation
system; scheme
【计】 system
【化】 system
【医】 system; systema
【经】 channel; system
孤立系统(Isolated System)是物理学与热力学中的核心概念,指与外界既无能量交换也无物质交换的系统。在经典热力学框架下,孤立系统的总能量(包括动能、势能、内能等)始终保持恒定,这一特性由热力学第一定律(能量守恒定律)描述,数学表达式为:
$$
Delta U = Q - W = 0
$$
其中,$Delta U$为系统内能变化,$Q$为热量传递,$W$为系统对外做功。
从汉英词典视角,其英文对应词为“Isolated System”,常见于《物理学名词》等权威辞书,定义强调“无外界相互作用”。例如,假设一个完全密封且绝热的容器可近似视为孤立系统,因其内部物质无法逸出,外部能量也无法传入。
需注意的是,真实世界中严格符合定义的孤立系统并不存在,该模型主要用于理论推导。例如,宇宙在热力学模型中被假设为孤立系统,以研究熵增原理(热力学第二定律)的宏观表现。在工程学与信息科学中,该概念也延伸至封闭计算系统或独立生态系统的模拟分析。
(参考来源:中国科学院《物理学名词》第三版、牛津大学出版社《热力学与统计物理导论》)
孤立系统是热力学和统计力学中的核心概念,指与外界既无物质交换也无能量交换的系统。其核心特点与相关理论如下:
孤立系统的总熵(无序度)在自发过程中永不减少,最终达到热力学平衡态(熵最大)。数学表达为: $$ Delta S_{text{孤立}} geq 0 $$ 其中等号仅适用于可逆过程(理想情况)。
系统类型 | 物质交换 | 能量交换 |
---|---|---|
孤立系统 | 否 | 否 |
封闭系统 | 否 | 是 |
开放系统 | 是 | 是 |
例如,若将热水装入理想绝热保温瓶并密封,瓶内系统可近似为孤立系统——水温随时间逐渐均匀,熵不断增加,直至达到温度平衡。
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