系 (自然科学)

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自然科学における(けい、英語: system)とは、宇宙(または世界)の一部のうち、考察の対象として注目している部分である[1][2]。分野や考察の内容に応じて力学系生態系太陽系、実験系などというように用いられる。

観測者がいる、系でない部分は外界英語版という。通常、外界は系と比べて非常に大きく、エネルギーや物質を交換して外界が系に対し変化を及ぼすことがあっても、外界の状態は常に一定に保たれると仮定される。

熱力学では、系は、外界との関係から3つに分類される。

開放系(開いた系、open system
外界と、質量エネルギー仕事)の両方を交換する系。
閉鎖系(閉じた系、closed system
外界と質量の交換はしないが、エネルギーの交換が可能な系。この場合、熱を交換する外界は熱浴英語版とも呼ばれる。
孤立系 (isolated system)
外界から完全に独立しており、外界と質量もエネルギーも交換できない系。

閉鎖系や孤立系など、外界との関係に制限がある系にはその制限に応じた保存則が適用される。

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容器につめられた気体集合の場合もあれば、特定の溶液を受けた、与えた物体または細胞内、機関内などの場合もある。

  • 開放系
  • 閉鎖系
    • 大きな水槽の中に沈めた、栓の閉まったフラスコ
    • 温室
    • 特定ののみを外界と受けたり与えたりする物体
  • 孤立系
    • 断熱材で完全に覆ったフラスコ

脚注[編集]

  1. ^ Peter Atkins; Julio de Paula; 千原秀昭, 稲葉章訳 『アトキンス物理化学要論』 (4版) 東京化学同人、2007年、37頁。ISBN 978-4-8079-0649-9 
  2. ^ 土井勝 『物理学入門』 日科技連、2005年、46頁。ISBN 4-8171-9068-X 
  3. ^ 生物学辞典(岩波書店
  4. ^ 生物の場合、熱力学的に見ると全て開放系に属しており、ホメオスタシスや運動の自律性をはじめとした生物の基本特性のうちの幾つかは、これを基礎としている[3]

関連項目[編集]