系の分類

孤立系・孤立した系 (isolated system)

孤立系

孤立系では、系が物質も熱も通さない剛体壁 1)剛体=力が加わっても変形しない理想物体。系の体積が変わらないので、周囲と仕事の形のエネルギーのやり取りもできない。で外界から隔てられており、エネルギーも物質も系と周囲の間を移動できません。

統計熱力学での Micro canonical ensemble (小正準集団) はこれに相当します。
(N, V, U 一定)

閉鎖系・閉じた系 (closed system)

closed閉鎖系では、系が周囲とエネルギー(仕事・熱)のやり取りができるものの、物質の移動はできません。

統計熱力学での Canonical ensemble (正準集団) はこれに相当します。
(NV, T 一定 2)ちょっとややこしい話ですが、閉鎖系は「外部との物質のやり取り無し」という系なので、VT が変わるものも含まれます。いっぱいある「閉鎖系」の中に、「NV, T 一定の系」も含まれる、と理解してください。 )

開放系・開いた系 (opened system)

opened開放系では、系が周囲とエネルギー(仕事・熱)のやり取りができ、物質の移動も可能です。

統計熱力学での Grand canonical ensemble (大正準集団) はこれに相当します。
(μV, T 一定 3)開放系も一緒で、たくさんある開放系の中に、「μV, T 一定の系」が含まれます。 孤立系だけは 「孤立系」=「N, V, 一定の系」ですね。 )

 

エネルギーのやり取り 物質のやり取り
孤立系 × ×
閉鎖系 ×
開放系

脚注   [ + ]

1. 剛体=力が加わっても変形しない理想物体。系の体積が変わらないので、周囲と仕事の形のエネルギーのやり取りもできない。
2. ちょっとややこしい話ですが、閉鎖系は「外部との物質のやり取り無し」という系なので、VT が変わるものも含まれます。いっぱいある「閉鎖系」の中に、「NV, T 一定の系」も含まれる、と理解してください。
3. 開放系も一緒で、たくさんある開放系の中に、「μV, T 一定の系」が含まれます。 孤立系だけは 「孤立系」=「N, V, 一定の系」ですね。