在工程热力学中, 系统是指人为划分的、作为研究对象的特定物质或空间。其定义和分类如下:
一、系统的定义
系统是热力学中根据研究需求,从周围环境中分离出来的具有明确边界的物质或空间。例如,热机中的工质、反应器内的反应物等都可以作为系统的研究对象。
二、系统的分类
根据系统与外界的交换情况,系统可分为以下三类:
闭口系统 与外界无物质交换,但允许能量(如热量、功)传递。例如,封闭容器中的气体,其质量保持不变,但可能发生温度或压力的变化。
开口系统
与外界既有能量交换又有物质交换。例如,蒸汽锅炉系统,蒸汽对外做功的同时,水蒸气会与外界交换热量和水分。
绝热系统
与外界无热量交换,但允许物质和能量传递。例如,保温容器中的气体,其温度可以变化,但热量保持不变。
孤立系统
与外界既无能量交换也无物质交换。例如,真空容器中的气体,其状态完全由初始条件决定。
三、关键概念补充
边界: 系统与外界的分界面,可以是实际存在的(如容器壁)或假想的(如理想化界面)。 状态参数
平衡状态:系统在力学和热力学上均达到稳定状态的条件,需同时满足能量守恒和动量守恒。
四、状态与平衡
状态参数用于描述系统在某一瞬间的宏观特性,而平衡状态是系统达到稳定条件的结果。例如,理想气体的状态可通过状态参数完全确定,且满足理想气体定律。
通过以上分类和概念,工程热力学能够系统地分析能量转换和传递过程,为工程应用提供理论基础。