孤立系统✍️

孤立系统在热力学中指的是一个既不与外界交换能量也不与外界交换质量的系统。在古典力学中，孤立系统还意味着系统的动量不会增加或减少。任何能量或质量都不能进入或离开一个孤立系统，只能在系统内部转移。

涵义

孤立系统是一个理想化的概念，它在现实中是不存在的，因为在现实世界中，完全没有任何物质或能量交换的系统是不可能的。然而，这个概念在科学研究中非常有用，因为它允许我们建立数学模型来近似描述和预测一些自然现象。在这种情况下，孤立系统可以被视为一个近似模型，用于分析那些与外界相互作用非常微弱的系统。在这些系统中，能量守恒和粒子数守恒的假设是合理的。

模型

孤立系统的概念可以应用于多种不同的模型，以便更好地理解和预测它们的行为。以下是一些可以被近似为孤立系统的例子：

1. 太阳系内的太阳以及行星，尽管它们受到外部的微小影响，但在很多情况下可以被视为孤立的。

2. 氢原子内的质子以及电子，虽然在特定条件下，氢原子可能会受到电磁辐射的激发，但在很多情况下它们的行为可以近似为孤立系统。

3. 由坚固的不导热壁包裹的气体或液体，这样的容器可以最大限度地减少与外界的能量交换。

在热力学研究中，特别是在验证热力学第二定律中增加的假设时，孤立系统的概念是非常重要的。著名物理学家路德维希·玻尔兹曼（Boltzmann）在他的方程中就假设了系统是孤立的，以此来解释和预测系统熵的变化。

参考资料