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与外界环境存在物质、能量、信息交换的系统
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开放系统指与外界环境存在物质、能量、信息交换的系统。开放系统是与封闭系统相对而言的。开放系统理论是贝塔朗菲在20世纪40年代开创的，而后把开放系统作为一般系统的模式，而视封闭系统为开放的特例。当系统的输送变量为零时，就由开放系统推导出封闭系统。开放系统理论在普利高津的耗散结构论和哈肯的协同学等理论中获得了巨大发展。 [1]
- 中文名
- 开放系统
- 外文名
- Open system
目录
- 1类属
- 2完全开放系统
- 3关于开放系统的热力学基本方程
类属
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根据系统与环境间的相互影响关系，系统又可以分为以下三类：
（1）开放系统（open system）：与环境间既有能量交换又有物质交换的系统。
（2）封闭系统（closed system）：与环境间只有能量交换而无物质交换的系统。
（3）隔离系统（isolated system）：与环境间既无能量交换又无物质交换的系统。
与开放系统相对立的有封闭系统和孤立系统。在客观世界中封闭系统与孤立系统的存在是相对的（即绝对的阻止能量交换或者物质交换是不可能的，只能在限定程度上尽可能的降低通量，降低交换的物质能量与系统自身的物质能量的比），而开放系统的存在是绝对的。 [2]人体就是一个典型的开放系统，可以和外界有能量交换和物质交换。
事实上，自然界中一切事物总是相互关联和相互影响的，严格而言，隔离系统只是一种假想的系统，它只能在有限的时间和空间内存在，通常把某些与环境联系相当微弱的系统近似作为隔离系统处理。 [3]在实际研究中，有时会把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为隔离系统研究。
完全开放系统
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完全开放系统统计分布的配分函数是T、p和μ的函数，并且由完全开放系统的统计分布（N-E-V分布）计算的热力学量与其他分布（微正则分布、正则分布、巨正则分布及T-P分布等）计算的结果一样，只是由平均值替代了相应的不变值，说明该分布与其他分布是热力学等价的，但计算的相对涨落有了质的区别，其他分布计算的同一个系统相对涨落虽不完全相同，但都正比于1/，而N-E-V分布计算的相对涨落正比于1。 [4]
关于开放系统的热力学基本方程
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dU =TdS -pd V + Σμid ni （1）
开放系统的热力学基本方程既适用于开放系统，也适用于封闭系统，在物理学中通常讨论的是相变，而相变只有是开放系统，所以在物理学中称Gibbs方程（关于焓、自由能、吉布斯函数的相应方程）中的（1）为“开系”的热力学基本方程。 [5]