הבנת מערכות וסביבה
מערכת היא אובייקט או קבוצת אובייקטים הנחקרים. אובייקטים אחרים ביקום נקראים הסביבה. בדרך כלל, מערכת מופרדת מסביבתה על ידי "מחיצה/מגביל/מפריד".
לדוגמה, נניח שאנחנו רוצים לחקור מים בתרמוס. המים בתוך התרמוס מהווים את המערכת, בעוד שהאוויר וחפצים אחרים מחוץ לתרמוס מהווים את הסביבה. דפנות התרמוס, הן הזכוכית שבפנים והן הפלסטיק מבחוץ, משמשות כמחיצה. תרמוס מים הוא דוגמה אחת.
ישנם מספר סוגים של מערכות, מערכות פתוחות וסגורות. מערכת פתוחה היא מערכת המאפשרת חילופי חומר ואנרגיה בין המערכת לסביבתה. דוגמאות למערכות פתוחות כוללות צמחים, בעלי חיים ואחרים. צמחים בדרך כלל סופגים מים ופחמן דו-חמצני מהסביבה (חילופי חומרים). צמחים זקוקים גם לחום מהשמש (חילופי אנרגיה). בני אדם נחשבים גם הם למערכות פתוחות.
מערכת סגורה היא מערכת שאינה מאפשרת חילופי חומרים בין המערכת לסביבתה. מערכת סגורה נחשבת מבודדת אם אין אפשרות לחילופי אנרגיה בין המערכת לסביבתה. מערכת סגורה נחשבת לא מבודדת אם חילופי אנרגיה בין המערכת לסביבתה אפשריים. דוגמה למערכת סגורה מבודדת היא בקבוק תרמוס עם מים חמים. הדפנות הפנימיות של בקבוק תרמוס עשויות בדרך כלל מחומר מבודד חום. במציאות, מערכות רבות המבודדות באופן מלאכותי אינן כה אידיאליות, וחילופי אנרגיה יכולים להתרחש, אם כי בכמויות קטנות מאוד.
