熱力學系統

熱力學系統（thermodynamic system）就是你決定要研究的那一小塊宇宙——汽缸裡的氣體、水壺裡的水、氣球裡的空氣，或杯子裡的咖啡。其他所有東西——房間、桌子、世界的其餘部分——都稱為環境（surroundings）。把兩者分隔開來的那個真實或想像的表面，就是邊界（boundary）。畫出這條邊界是熱力學的第一步：你把在意的部分圍起來，然後仔細追蹤穿越這道籬笆的能量。

更精確地說，我們依照「什麼東西可以穿越邊界」來分類系統。開放系統（open system）可以和環境交換能量與物質（一鍋敞開的滾水會散失蒸氣和熱）。封閉系統（closed system）可以交換能量但不交換物質（汽缸裡密封的氣體仍可被加熱或推壓）。孤立系統（isolated system）則與外界既不交換能量也不交換物質（理想化的完美保溫瓶）。一個簡單系統的狀態，可由少數幾個巨觀變數釘住，例如壓力 P、體積 V 與溫度 T。

聰明地選擇系統是一種技巧，而非公式；同一個物理情境，會依你所問的問題不同而有不同的切法。一個誠實的提醒：真正的孤立系統是一種理想化——沒有任何真實容器能完全阻擋熱——但它極為有用，因為它讓我們能乾淨地寫下守恆律，之後再把微小的漏失當成修正項加回去。