시스템과 검사체적

오늘은 시스템과 검사 체적에 대해 알아보도록 하자.
시스템은 연구를 위해 선정된 일정량의 질량 또는 공간 내의 영역으로 정의된다. 시스템 밖의 질량 또는 영역은 주위라 불린다. 시스템을 시스템의 주위로부터 분리하는 실제 또는 영역의 주위라 불린다. 시스템을 시스템 주위로부터 분리하는 실제 또는 가상의 표면을 경계라 한다. 시스템의 경계는 고정되거나 움직일 수 있다. 경계는 시스템과 주위 모두에 의해 공유되는 접촉표면임을 주의하라. 수학적으로 말해서 경계는 두께가 영이며, 따라서 어떤 질량을 담거나 공간에서 어떤 부피를 점유할 수 없다.
시스템은 연구를 위해 고정된 질량을 선정하는지 또는 공간 내의 부피를 선정하는지에 따라 닫힌 또는 열린 시스템으로 고려할 수 있다. 닫힌 시스템[또한 검사질랑]은 일정량의 질량으로 구성되고, 어떤 질량도 그 경계를 지나갈 수 없다. 그러나 열 또는 일의 형태로의 에너지는 경계를 지나갈 수 있으며, 닫힌 시스템의 부피는 일정할 필요가 없다. 특수한 경우로서 에너지조차도 경계를 지나가는 것이 허용되지 않는다면, 그 시스템은 고립된 시스템이라 불린다.
종종 검사 체적이라 불리는 열린 시스템은 공간 내에 적절히 선정된 영역이다. 이는 압축기, 터빈, 또는 노즐과 같이 질량 유동을 수반하는 장치를 통상적으로 포함한다. 이런 장치를 통하는 유동은 장치 내의 영역을 검사 체적으로 선정함으로써 가장 잘 연구될 수 있다. 질량과 에너지는 모두 검사 체적의 경계를 지나갈 수 있다.
수많은 공학 문제가 열린 시스템을 출입하는 질량 유동을 수반하며, 따라서 검사 체적 모델로 다루어진다. 물 히터, 자동차 라디에이터, 터빈과 압축기는 모두 질량 유동을 수반하며, 따라서 검사질랑 대신에 검사 체적으로 해석되어야만 한다. 일반적으로 공간 내의 어떤 임의의 영역도 검사 체적으로 선정될 수 있다. 검사 체적을 선정하기 위한 구체적인 법칙은 없지만, 현명한 선택은 확실히 해석을 훨씬 수월하게 한다. 예를 들면 노즐을 통한 공기의 유동을 해석한다면, 검사 체적에 대한 좋은 선택은 노즐 내의 영역이 될 것이다.
노즐의 경우와 같이, 검사 체적은 크기나 모양이 고정될 수도 있고, 또는 움직이는 경계를 포함할 수도 있다. 그러나 대부분의 검사 체적은 고정된 경계를 가지며 따라서 어떤 움직이는 경계도 포함되지 않는다. 질량의 상호작용과 더불어, 검사 체적은 닫힌 시스템에서와 같이 열과 일의 상호작용을 수반하기도 한다.