分子模拟/热力学系综
整个宇宙都受热力学定律的支配，能量在物质之间传递。这个过程太复杂，无法直接考虑，而是考虑了一些简化方法，其中宇宙的一部分（即系统）与周围环境分开考虑。系统包含正在考虑的过程或热力学状态，而周围环境包含所有其他事物。
系统可以用系综来描述，也称为统计系综，它是一种理想化，包含大量系统的副本，同时考虑所有副本，每个副本都代表真实系统可能处于的一种可能状态。热力学系综是一个处于统计平衡的统计系综。它提供了一种方法，可以从经典力学和量子力学的定律推导出真实热力学系统的性质。
我们可以考虑不同系统与其周围环境的不同分离程度，从完全隔离（例如微正则系综）到完全开放与其周围环境（例如巨正则系综）。但是，出于分子模拟的目的，只考虑三种主要系综。即微正则系综、正则系综和等温等压系综。
微正则系综是一个完全与其周围环境隔离的系统。系统与周围环境之间没有能量或物质的传递，系统的体积保持固定。换句话说，这是一个物理系统，其中粒子总数 (N)、总体积 (V) 和总能量 (E) 是常数。微正则系综通常简称为 NVE。
系统的总能量是常数，但微正则系综没有定义的温度。温度只能为与周围环境相互作用的系统定义。孤立系统，如微正则系综，只能用其组成、体积和总能量来描述。在统计力学中，微正则系综用于表示具有指定总能量的系统的可能状态。
在正则系综中，系统的体积是固定的，能量可以在系统和周围环境之间的边界上传递，但物质不能传递。我们可以将系统描述为浸没在温度 (T) 为热浴中，其中热浴远大于系统。系统释放的任何热量都不会显着提高周围环境的温度。正则系综适用于任何大小的系统；虽然有必要假设热浴的相对大小非常大，但系统本身可以是小的或大的。现在，由于系统和周围环境处于热接触，系统将与周围环境之间传递热量 (q)，直到它们达到热平衡。因此，与微正则系综不同，正则系综的温度可以是一个确定的常数 (T)。这种系综通常用粒子数、总体积和温度 (NVT) 保持不变来表示。
正则系综是一个统计力学系综，它代表了一个机械系统在与某一固定温度的热浴处于热平衡时的可能状态。系统可以与热浴交换能量，因此系统的状态只会因总能量而异。在微正则系综中，总能量是固定的，但在正则系综中，能量不再是常数。它可以根据温度采取一系列值。正则系综在试图描述系统的亥姆霍兹自由能时非常重要，亥姆霍兹自由能是系统在恒定体积 (V) 和温度 (T) 下可以做的最大功。
在等温等压系综中，能量可以跨越边界传递，但物质不能传递。系统的体积可以改变，使得系统的内部压力与周围环境施加在系统上的压力相匹配。与正则系综类似，我们可以将等温等压系综描述为浸没在温度 (T) 为热浴中的系统，其中热浴远大于系统。系统释放的任何热量都不会显着提高周围环境的温度。
等温等压系综是一个统计力学系综，它保持恒定的粒子总数，以及恒定的温度 (T) 和压力 (p)，通常简称为 NpT。这种系综在化学中起着重要作用，因为大多数重要的化学反应是在恒定压力条件下进行的。等温等压系综在试图描述系统的吉布斯自由能时也很重要，吉布斯自由能是系统在恒定压力 (p) 和温度 (T) 下可以做的最大功。
