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常用詞典

[熱] 熱力學體系；[熱] 熱力學系統

例句

The boiler is a typical complex thermodynamic system.

鍋爐是典型的複雜熱工系統。

Inverse dynamics of thermodynamic system is a newly research field.

熱力系統逆動力學是一個新興的研究領域。

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

鍋爐熱力系統在整個機組中占有十分重要的地位。

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

熱力系統疏水回收利用方式對機組的熱經濟性有很大的影響。

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

結果與常質量熱力學系統分析完全一緻。

專業解析

熱力學系統（Thermodynamic System）是熱力學研究的核心對象，指由特定邊界劃定、包含特定物質或能量的空間區域。其狀态可通過溫度、壓力、體積等宏觀物理量描述，并與環境（外界）存在能量或物質交換的可能。以下是詳細解釋：

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一、核心定義與特征

1. 邊界（Boundary）

   系統的物理或數學分界面，決定系統與環境的相互作用方式。邊界可以是固定或可變（如氣缸活塞）、透熱（允許熱量傳遞）或絕熱（隔絕熱量）。

2. 類型分類

   • 開放系統（Open System）：與環境交換物質和能量（如沸騰的水壺）。
   • 封閉系統（Closed System）：僅交換能量，不交換物質（如充氣密封的氣球）。
   • 孤立系統（Isolated System）：無物質或能量交換（理想模型，如絕熱真空容器）。

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二、關鍵概念與應用

1. 狀态函數（State Functions）

   描述系統平衡态的宏觀屬性（如内能 $U$、焓 $H$、熵 $S$），其變化僅取決于初末态，與過程路徑無關。例如：

   $$ Delta U = Q - W $$

   其中 $Q$ 為熱量，$W$ 為功（熱力學第一定律）。

2. 工程實例

   • 熱機（Heat Engine）：将熱能轉化為機械功的封閉系統（如内燃機），遵循卡諾循環效率公式：

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

     $T_C$ 和 $T_H$ 分别為冷、熱源溫度。

   • 生态系統：開放系統模型，研究能量流動與物質循環（如光合作用中的能量輸入）。

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三、權威定義來源

1. 國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）

   将熱力學系統定義為“被明确邊界劃分的研究對象，其狀态由熱力學變量定義”。

   來源：IUPAC Gold Book

2. 麻省理工學院（MIT）熱力學課程

   強調系統邊界對能量傳遞分析的重要性，并分類讨論開放/封閉系統的控制方程。

   來源：MIT OpenCourseWare

3. NASA熱力學手冊

   以航天器推進系統為例，說明封閉系統中能量守恒的應用。

   來源：NASA Technical Reports

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四、相關概念拓展

• 環境（Surroundings）：系統邊界外的區域，與系統相互作用。
• 過程（Process）：系統狀态的變化路徑（如等溫膨脹、絕熱壓縮）。
• 平衡态（Equilibrium）：系統宏觀性質不隨時間變化的狀态，熱力學分析的基礎。

網絡擴展資料

Thermodynamic System（熱力學系統） 是熱力學中用于分析能量轉換和物質相互作用的核心概念，指被明确界定并作為研究對象的特定物質或空間區域。以下是詳細解釋：

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1. 定義與基本組成

• 系統：被選作研究對象的物質或空間（如氣體、液體、固體或它們的組合）。
• 邊界：區分系統與外界（環境）的物理或虛拟界面，可以是固定或可移動的（如活塞的壁）。
• 環境：系統外部的所有事物，與系統可能發生能量或物質交換。

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2. 系統的分類

根據系統與環境的交互方式，分為三類：

1. 開放系統（Open System）

   • 能量和物質均可交換（如一杯熱水：熱量散失到空氣中，水蒸氣蒸發）。
   • 常見于生物體、發動機等動态過程。

2. 封閉系統（Closed System）

   • 僅能量可交換，物質不可交換（如密封容器中的氣體被加熱）。
   • 質量恒定，但熱量或功可穿過邊界。

3. 孤立系統（Isolated System）

   • 能量與物質均不可交換（理想化模型，現實中近似于高度保溫的密閉容器）。
   • 總能量守恒，用于研究自發過程的方向性（如熵增原理）。

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3. 關鍵特性

• 狀态函數：描述系統狀态的宏觀量（如溫度、壓力、體積、内能），與路徑無關。
• 過程：系統狀态的變化（如等溫膨脹、絕熱壓縮），涉及能量傳遞形式（熱或功）。

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4. 實際應用

• 工程領域：分析熱機效率（如蒸汽輪機）、制冷循環。
• 化學與材料科學：研究相變、反應平衡（如溶解、結晶）。
• 生态學：模拟生态系統能量流動（如食物鍊中的能量傳遞）。

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示例說明

• 開放系統：植物通過光合作用吸收光能（能量交換）并釋放氧氣（物質交換）。
• 封閉系統：高壓鍋加熱時内部蒸汽壓力升高，但水分未逸出。
• 孤立系統（近似）：宇宙常被假設為孤立系統以研究熱力學定律的普適性。

若需進一步探讨具體熱力學定律或公式（如熱力學第一定律 $Delta U = Q - W$），可補充說明。

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