ขอบเขต (อุณหพลศาสตร์)

ในทางอุณหพลศาสตร์ ขอบเขต หมายถึงบริเวณที่ล้อมรอบพื้นที่เชิงปริมาณของสิ่ง ๆ หนึ่งเอาไว้ โดยขอบเขตนี้จะเป็นขอบเขตที่มีปรากฏอยู่จริงหรือโดยจินตนาการก็ได้ และปริมาณต่าง ๆ เช่น ความร้อน มวล หรืองาน สามารถไหลผ่านขอบเขตเหล่านี้ได้ หรืออาจจะสรุปสั้น ๆ ได้ว่า ขอบเขตคือเส้นแบ่งระหว่างระบบ และ สิ่งแวดล้อมนั่นเอง ขอบเขตนี้อาจจะถูกกำหนดให้เป็นอะเดียบาติก ไอโซเทอร์มอล ฯลฯ ก็ได้ อีกทั้งยังอาจจะเป็นขอบเขตที่เคลื่อนที่ไม่ได้ หรือเคลื่อนที่ได้ก็ได้

โดยพื้นฐานแล้ว ขอบเขตจะเขียนด้วยเส้นประล้อมรอบปริมาณของบางสิ่งที่สนใจ หรือที่เรียกว่า "ระบบ" ซึ่งจะถูกศึกษาการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในของมัน อะไรก็ตามที่ไหลเข้ามาในระบบจะก่อนให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในซึ่งสามารถคำนวณได้ตามหลักการของกฎทรงพลังงาน ระบบนี้อาจจะเป็นเพียงอะตอมหนึ่งอะตอมที่สั่นฟ้องกับพลังงานดั่งที่มักซ์ พลังค์ได้นิยามเอาไว้ใน พ.ศ. 2443 หรือ เป็นไอน้ำหรืออากาศในเครื่องจักรไอน้ำ ตามที่ซาดี การ์โนต์ นิยามไว้ในปี พ.ศ. 2367 หรืออาจจะเป็นพายุไต้ฝุ่นตามทฤษฎีของเคอร์รี เอ็มมานูเอลที่ถูกสร้างใน พ.ศ. 2529 หรืออาจจะเป็นเพียงนิวไคลด์ ในระบบควาร์ก ตามทฤษฎีอุณหพลศาสตร์ ควอนตัม

สำหรับในเครื่องยนต์ ขอบเขตเคลื่อนที่ไม่ได้คือการที่ลูกสูบถูกยึดตรึง อันเป็นช่วงที่กระบวนการปริมาตรคงที่เกิดขึ้น และในเครื่องยนต์เดียวกัน การเคลื่อนที่ของขอบเขตคือการเคลื่อนที่ขึ้น-ลงของลูกสูบนั่นเอง

สำหรับในระบบปิด (ระบบที่ไม่ยอมให้เกิดการถ่ายเทมวลสาร) ขอบเขตของระบบเป็นสิ่งที่มีอยู่จริง ในขณะที่ระบบเปิด (ยอมให้มีการถ่ายเทมวลสาร) ขอบเขตมักจะมาจากการสร้างในจินตนาการ

อ้างอิง

1. Perrot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. .

2. Parm Suksakul (2003). A Pity Boy.