熱力學系統（英語：Thermodynamic system）是指用于熱力學研究的有限宏觀區域，是熱力學的研究對象。它的外部空間被稱為這個系統的環境。一個系統的邊界將系統與它的外部隔開。這個邊界既可以是真實存在的，也可以是假想出來的，但必須將這個系統限制在一個有限空間里。系統與其環境可以在邊界進行物質、功、熱或其它形式能量的傳遞。而熱力學系統可以從它的邊界（或邊界的一部分）所允許的傳遞類型進行分類。熱力學系統有一系列的狀態函數，比如體積，壓強，溫度等。這些量都是可以通過實驗測量的宏觀量。這些量的數值共同決定這個系統的熱力學狀態。一個熱力學系統的狀態函數通常存在一個或多個函數關系。這些關系可由狀態方程表述。平衡熱力學不涉及對這些狀態函數的通量的研究。因為由熱力學平衡的定義可以自然得到，這些函數的通量的值為零。當然，平衡熱力學可能會涉及使通量不為零的過程，但在熱力學過程進行前，這些過程必需停止。非平衡熱力學允許狀態函數通量不為零。通量不為零表示在系統和它的環境間存在物質，能量或等的傳遞。
系統分類
根據系統與外界相互作用的情況可對系統進行分類：與外界沒有任何相互作用的系統稱為孤立系統；與外界有能量交換但沒有物質交換的系統稱為封閉系統，簡稱閉系；與外界既有能量交換又有物質交換的系統稱為開放系統，簡稱開系。還可以根據組成系統的物質的化學性質對系統進行分類：由一種化學純的物質構成的熱力學系統稱為單元系，因為它只含有一種化學組分，也就是只有一種分子；由兩種或兩種以上的化學組分構成的系統稱為多元系。也可根據系統各部分的性質對系統定義：各部分的所有性質完全一樣的系統稱為均勻系，又稱單相系 ；當系統的各部分的性質有差異時，稱此種系統為非均勻系；如果整個系統是不均勻的，但可分成若干個均勻的部分，則稱為復相系（見相和相變）。
嚴格意義上的封閉系統、孤立系統在自然界是不存在的。它們作為特定的分析對象而被引用只是一種近似，其目的是使問題在研究時得以簡化。
人為選擇
由于不可能將系統與環境完全隔離開，而隔離的材料不可能是絕對不傳熱、不導電、不透光的，因此不存在絕對的孤立系統。在處理具體熱力學問題時，為了使問題簡化，可忽略一些不重要的因素而近似地把系統視為孤立系統。
系統與環境的選擇是人為的。同一個熱力學問題，如果系統選得恰當，往往能使問題解決起來方便簡捷。例如，在一個內部裝有電阻絲的絕熱密閉容器中盛有氫氣和氧氣的混合物，當此容器通電后，氫和氧便發生反應，生成蒸汽。對此問題進行熱力學處理時，若選容器及其中所含物質為系統，則為封閉系統；若連同電源一起選為系統，則為孤立系統。系統的這種人為選擇完全是為了處理問題的方便，而不是系統和環境本身有什么本質上的不同。
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