במדעי הטבע, ובפרט בפיזיקה ובכימיה, מערכת היא חלק משינוי פיזיקלי המשמש נושא למחקר או דיון. שאר היקום, מחוץ למערכת, מכונה הסביבה, או סביבת המערכת. מערכת פיזיקלית עשויה, אך לא חייבת, להיות מוגדרת על ידי גבולותיה והגדלים המתארים אותה (כגון הטמפרטורה, הלחץ וההרכב). מערכת פיזיקלית מוגדרת באופן שרירותי, על ידי החוקר\ת או מציג\ת הבעיה. אפיון זה של המערכת הוא מקור השימושיות שלה וחשיבותה, מאחר שהוא מאפשר הצגת בעיה אחת באופנים שונים, שחלקם עשויים להיות שימושיים מאחרים, על ידי הגדרת מערכות שונות. אם המערכת מתוארת היטב על ידי משתנים תרמודינמיים (כגון הגדלים לעיל ופונקציות מצב) היא עשויה להיות נושא לדיון או מחקר תרמודינמי, ואף מכונה לעיתים 'מערכת תרמודינמית' לרעיון המערכת הפיזיקלית יש גם שימושים בהנדסה.
מקובל לסווג את המערכות הפיזיקליות לשלוש, לפי גבולותיהן:
- מערכת פתוחה – מערכת שגבולותיה מאפשרים חילופי חומר ואנרגיה עם הסביבה. דוגמה למערכת שכזאת היא כוס תה מהביל, שמחליפה עם הסביבה אנרגיה (בצורת חום) כשהתה מתקרר וחומר, כשאדי המים נפלטים מכוס התה לסביבה. גבולות המערכת העשויים זכוכית מאפשרים רק מעבר חום, בעוד שגבולה העליון של המערכת (המישור הדמיוני שסוגר את שפת הכוס) מאפשר מעבר חום וחומר כאחד.
- מערכת סגורה – מערכת שגבולותיה מאפשרים רק החלפת אנרגיה עם הסביבה, אך לא החלפת חומר. אם מכסים את כוס התה מהדוגמה בסעיף הקודם (לדוגמה בצלחת) סוגרים את המערכת שהוצגה למעבר חומר, ומאפשרים רק לחום לעבור דרך גבולותיה. עיבוי האדים על הצלחת הקרה שהוספה בסעיף זה, מדגים שייתכן מעבר חומר (ותיתכן תנועה) בתוך מערכת סגורה מבלי לחצות את גבולותיה.
- מערכת מבודדת – מערכת שגבולותיה מונעים חילופי אנרגיה או חומר עם הסביבה. בשונה ממערכת פתוחה או סגורה, מערכת מבודדת לחלוטין היא תאורטית בלבד, מאחר שבלתי אפשרי למנוע מעבר אנרגיה בצורת חום למשך זמן אינסופי. דוגמה: תרמוס סגור ובו קפה חם. אם בוחנים את המערכת לזמן קצר בלבד (דקות ספורות), ניתן להניח שהקפה איננו מתקרר ואדים אינם בורחים מן הכלי. במילים אחרות, ניתן לומר שמעברי החום והחומר דרך גבולות המערכת זניחים לעומת אנתלפיית המערכת וכמות המסה שבה, או איטיים מאוד יחסית לזמן הבחינה. אם, לעומת זאת, בוחנים את המערכת לזמן ארוך (מספר שעות) חום עובר דרך גבולות המערכת (בעיקר ממכסה התרמוס) והקפה מתקרר.
קישורים חיצוניים
