
【化】 isolated system
insularity; insulation; isolation; seclusion
【法】 isolation
system; scheme
【計】 system
【化】 system
【醫】 system; systema
【經】 channel; system
孤立系統(Isolated System)是物理學與熱力學中的核心概念,指與外界既無能量交換也無物質交換的系統。在經典熱力學框架下,孤立系統的總能量(包括動能、勢能、内能等)始終保持恒定,這一特性由熱力學第一定律(能量守恒定律)描述,數學表達式為:
$$
Delta U = Q - W = 0
$$
其中,$Delta U$為系統内能變化,$Q$為熱量傳遞,$W$為系統對外做功。
從漢英詞典視角,其英文對應詞為“Isolated System”,常見于《物理學名詞》等權威辭書,定義強調“無外界相互作用”。例如,假設一個完全密封且絕熱的容器可近似視為孤立系統,因其内部物質無法逸出,外部能量也無法傳入。
需注意的是,真實世界中嚴格符合定義的孤立系統并不存在,該模型主要用于理論推導。例如,宇宙在熱力學模型中被假設為孤立系統,以研究熵增原理(熱力學第二定律)的宏觀表現。在工程學與信息科學中,該概念也延伸至封閉計算系統或獨立生态系統的模拟分析。
(參考來源:中國科學院《物理學名詞》第三版、牛津大學出版社《熱力學與統計物理導論》)
孤立系統是熱力學和統計力學中的核心概念,指與外界既無物質交換也無能量交換的系統。其核心特點與相關理論如下:
孤立系統的總熵(無序度)在自發過程中永不減少,最終達到熱力學平衡态(熵最大)。數學表達為: $$ Delta S_{text{孤立}} geq 0 $$ 其中等號僅適用于可逆過程(理想情況)。
系統類型 | 物質交換 | 能量交換 |
---|---|---|
孤立系統 | 否 | 否 |
封閉系統 | 否 | 是 |
開放系統 | 是 | 是 |
例如,若将熱水裝入理想絕熱保溫瓶并密封,瓶内系統可近似為孤立系統——水溫隨時間逐漸均勻,熵不斷增加,直至達到溫度平衡。
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