С помощью рассмотренных выше главных количественных характеристик движения можно записать уравнение закона сохранения энергии для самых различных условий взаимодействия системы и окружающей среды. Но прежде надо установить важные для всего дальнейшего понятия внешних и внутренних степеней свободы системы.
Система всегда взаимодействует с окружающей средой, т.е. через ее контрольную поверхность всегда проходят (в прямом и обратном направлениях) обобщенные заряды. Интенсивность этого перехода можно изменять по произволу. В частности, ее можно неограниченно ослаблять. В пределе получается понятие внешне изолированной системы, т.е. системы, контрольная поверхность которой обладает абсолютной непроницаемостью по отношению к обобщенным зарядам.
Понятие внешне изолированной системы является предельной абстракцией (идеальный случай). На практике идеальной внешней изоляции системы достичь невозможно. Однако можно сколь угодно близко подойти к таким условиям. Если система внешне изолирована по отношению к определенному заряду, то говорят, что она не располагает соответствующей внешней степенью свободы. Следовательно, внешние степени свободы определяются количеством и родом изоляций, снятых с контрольной поверхности системы.
В общем случае система может иметь внешних степеней свободы. При этом система оказывается полностью внешне изолированной. Существуют два основных способа сделать систему внешне изолированной. Первый способ состоит в том, чтобы окружить контрольную поверхность специальными изоляционными материалами.
Например, плохими проводниками термического заряда являются вакуум, вата, шерсть, асбест, дерево, пеноматериалы (в том числе пенопласты) и т.д., плохими проводниками электрического заряда – вакуум, фарфор, текстолит. Этот метод широко применяется на практике.
Второй способ предусматривает обеспечение в системе и окружающей среде (вблизи контрольной поверхности) одинаковых значений рассматриваемого потенциала. При отсутствии разности значений потенциала прекращается переток сопряженного с ним заряда. Этот метод применяется, например, при определении термофизических свойств материалов (так называемые охранные кольца).
