根据系统与外界相互作用的情况，可以对系统进行分类。与外界没有任何相互作用的系统被称为孤立系统；与外界有能量交换但没有物质交换的系统称为封闭系统，简称闭系；与外界既有能量交换又有物质交换的系统则称为开放系统，简称开系。
此外，根据组成系统的物质的化学性质，也可以对系统进行分类。由一种化学纯的物质构成的热力学系统称为单元系，因为它只含有一种化学组分，即只有一种分子。而由两种或两种以上的化学组分构成的系统则称为多元系。另外，根据系统各部分的性质，也可以对系统进行定义。各部分的所有性质完全一样的系统称为均匀系，又称单相系。当系统的各部分的性质有差异时，则称此种系统为非均匀系。
如果整个系统是不均匀的，但可以分成若干个均匀的部分，那么这种系统就称为复相系。值得注意的是，严格意义上的封闭系统和孤立系统在自然界是不存在的。它们作为特定的分析对象而被引用，实际上只是一种近似。这样做的目的是使问题在研究时得以简化。
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