在熱力學(xué)之中，與外界（環(huán)境）沒有物質(zhì)交換，但有能量交換的系統(tǒng)稱為封閉系統(tǒng)（Closed system）。封閉系統(tǒng)內(nèi)的元素原子數(shù)目將會(huì)守恒。在量子力學(xué)中，封閉系統(tǒng)等同于孤立系統(tǒng)。
定義
與環(huán)境間只有能量交換而無物質(zhì)交換的系統(tǒng)，被稱作封閉系統(tǒng)。
假如一個(gè)只擁有一種粒子（原子或分子）的系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，過程中所有種類的粒子都可以被生成或破壞。但是，封閉系統(tǒng)內(nèi)的元素原子數(shù)目將會(huì)守恒。一般的相變模型也是在封閉系統(tǒng)中討論的，幾相共存時(shí)總的粒子數(shù)不變。
與外界既有物質(zhì)交換，又有能量交換的系統(tǒng)會(huì)被視為開放系統(tǒng)。與環(huán)境間既無能量交換又無物質(zhì)交換的系統(tǒng)則是隔離系統(tǒng)（isolated system）。
事實(shí)上，自然界中一切事物總是相互關(guān)聯(lián)和相互影響的，有時(shí)把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)影響所及的環(huán)境一起作為隔離系統(tǒng)。
適用范疇
熱和功只有對封閉系統(tǒng)發(fā)生的過程才有明確的意義。熱和功的數(shù)量與過程密切相關(guān)，一旦過程結(jié)束，就談不上熱和功的存在，它們都不是狀態(tài)函數(shù)。這好比下雨是天空云層中的水降落到地面的過程，當(dāng)雨下落到河里后，我們從來不說“河中有多少雨”，雨量針對降雨過程而言才有意義。
數(shù)學(xué)表達(dá)式
對一靜止的封閉系統(tǒng)，在不考慮特殊的外力場（如離心力場、電磁場等）作用下，由始態(tài)（1）變化到終態(tài)（2），此變化可通過不同的過程來實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：各個(gè)過程所對應(yīng)的W和Q的量值都可能不同，但各個(gè)過程的（Q+W）量值卻都相等。這說明在系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化后，一定存在著一個(gè)狀態(tài)函數(shù)的變化為ΔU，U稱為熱力學(xué)能（thermodynamic 能量）或內(nèi)能（internal energy），單位為J。
ΔU=U2-U1=Q+W ①
若系統(tǒng)的狀態(tài)僅發(fā)生一無限小變化，則dU=δQ+δW ②
①、②兩式為熱力學(xué)第一定律用于封閉系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，也適用于隔離系統(tǒng)，它們表明了熱力學(xué)能、熱和功之間轉(zhuǎn)化的定量關(guān)系。
參考資料 >