Podstawowym pojęciem w termodynamice jest układ, przez który rozumiemy część przestrzeni poddawaną obserwacji i badaniu. Pozostałą część wszechświata z punktu termodynamicznego stanowi otoczenie.
Pomiędzy układem a otoczeniem może istnieć granica, niekiedy może to być granica wyimaginowana. Jest to uzależnione od stanu materii oraz od rodzaju zjawisk rozważanych w układzie. Jeżeli w naczyniu zamkniętym znajduje się ciecz, to ścianki tego naczynia stanowią fizyczną (naturalną) granicę układu. Istnienie ścianek naczynia możemy zaniedbać, gdy rozważamy proces parowania wewnątrz naczynia. Natomiast jeżeli naczynie podgrzewamy, to układ nasz musimy powiększyć przynajmniej o ścianki tego naczynia, gdyż posiadają one określoną pojemność cieplną i również będą się ogrzewały. Jeżeli naczynie będzie izolowane, to za granicę układu możemy przyjąć zewnętrzną powierzchnię naczynia. Rozważając z kolei wpływ promieniowania na naszą planetę, nie jesteśmy w stanie wydzielić fizycznej granicy układu, gdyż gęstość powietrza oddalając się od powierzchni Ziemi asymptotycznie dąży do zera. Możemy jedynie w zależności od możliwości, a przede wszystkim od wielkości błędu pomiaru danej wielkości, określić obszar naszych zainteresowań.
Wśród układów wyróżniamy układy ciągłe, które składają się z jednej fazy, gdzie fazę definiujemy jako jednorodną pod względem fizycznym i chemicznym część materii, ograniczoną od obszarów układu o innych właściwościach powierzchnią fazową.
Drugim typem układu są układy nieciągłe, to znaczy takie, których objętość możemy podzielić na co najmniej dwa podukłady. Ciecz wewnątrz naczynia (ograniczona ściankami i powierzchnią cieczy) stanowi układ ciągły, ale już ciecz i współistniejąca z nią para stanowią dwa podukłady. Natomiast, w pewnych procesach również ścianki naczynia musimy traktować jako podukład.
Ze względu na możliwość wymiany masy (cząstek) i energii pomiędzy układami a otoczeniem wyróżniamy: układy otwarte, zamknięte i izolowane. Do układów otwartych zaliczamy takie układy, w których pomiędzy nimi i otoczeniem następuje nieustanny przepływ cząstek i energii. W układach zamkniętych jest możliwość wymiany energii, ale nie ma możliwości wymiany z otoczeniem cząstek (składników). Natomiast układy izolowane nie mają możliwości wymiany z otoczeniem ani masy, ani energii. Wyróżniane są również układy izolowane adiabatycznie, które nie mogą wymieniać z otoczeniem masy i ciepła, natomiast wymieniają energie pod innymi postaciami, np. wykonywana jest praca mechaniczna. Stosowane jest również pojęcie układu nieizolowanego, który może wymieniać z otoczeniem masę bądź energię lub równocześnie masę i energię.
Moduł opracowano na podstawie [1], [2], [3], [4].
Bibliografia
1. J. Sieniawski, A. Cyunczyk: Struktura ciał stałych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 20082. J. Kozaczka: Podstawy termodynamiki, Taurus-K, Kraków 1997
3. A. Stokłosa: Podstawy termodynamiki fenomenologicznej i statystycznej dla chemików : podręcznik dla studentów wyższych szkół technicznych, Politechnika Krakowska, Kraków 1999
4. G. Barrow: Chemia fizyczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1973