孤立、封閉與開放系統

三種日常容器就講完了整個故事。一隻完美的保溫瓶什麼都不讓進出——既不讓熱，也不讓物質；那是孤立系統。一隻密封但普通的罐子讓暖意穿過瓶壁，卻把內容物關在裡頭；那是封閉系統。一隻敞口的馬克杯既讓熱逸出，也讓蒸汽飄走；那是開放系統。區別只在於邊界肯讓什麼穿過。

正式地說，這三類按什麼能穿過邊界來劃分。孤立系統與環境既不交換能量也不交換物質。封閉系統能交換能量——以熱或功的形式——卻不交換物質；裡頭物質的量是固定的。開放系統能交換能量也能交換物質。真正孤立的系統是一種理想化，因為完美的隔絕並不存在，但它是一件極其寶貴的思考工具。

選對類別，會為每一項熱力學計算搭好檯子。第二定律所說的熵永不減少，乾淨俐落地適用於孤立系統；封閉系統是氣體定律和大多數檯面化學的天然場所；而開放系統則是你研究生物、河流和大氣所需要的，那裡物質在不斷流過。