例解熱・統計力学演習 新装版

物理を学ぶ人のために

はじめに

1　温度と熱

1-1　経験温度

1-2　気体の法則

【コーヒーブレイク】実際の気体

1-3　熱量

1-4　熱と仕事

2　熱力学第1法則

2-1　エネルギーの保存

〔ワンポイント〕ボルツマン定数ｋ

2-2　準静変化

〔ワンポイント〕P～Vの面積は仕事

2-3　比熱

2-4　気体の内部エネルギー

2-5　理想気体の断熱変化

3　熱力学第2法則

3-1　熱機関

3-2　不可逆な現象

【コーヒーブレイク】天才カルノー

3-3　熱力学第2法則

〔ワンポイント〕熱力学の特徴

3-4　可逆機関の効率と絶対温度

〔ワンポイント〕台風は熱機関？

3-5　エントロピー

〔ワンポイント〕エントロピーの計算

3-6　エントロピー増大の法則

〔ワンポイント〕エントロピーの性質

3-7　相平衡

【コーヒーブレイク】ギブス

3-8　熱力学的関係式の例

〔ワンポイント〕熱力学的正方形

4　気体と分子

4-1　気体の圧力

【コーヒーブレイク】ラジオメーター

4-2　理想気体の分子運動と温度

4-3　気体の比熱

4-4　気体の凝縮

【コーヒーブレイク】気体の液化

【コーヒーブレイク】マクスウェル

5　気体分子の分布確率

5-1　分子の分布

【コーヒーブレイク】ブラウン運動

5-2　スターリングの公式

〔ワンポイント〕log f(x)の極大，極小

5-3　最大確率の分布

5-4　分子の速度分布

〔ワンポイント〕速度分析

5-5　重力があるときの気体の分布

5-6　位相空間

6　統計力学

6-1　分子論的（微視的）な状態

〔ワンポイント〕電子のスピン

6-2　温度の与えられた体系

〔ワンポイント〕温度

6-3　温度の与えられた古典的な体系

〔ワンポイント〕温度と分子速度

6-4　エネルギー等分配の法則

〔ワンポイント〕2原子分子の比熱

〔ワンポイント〕個体の比熱

6-5　分配関数

〔ワンポイント〕N！で割ること

6-6　圧力

6-7　エントロピー

〔ワンポイント〕エントロピーと状態密度

〔ワンポイント〕ギブスのパラドックス

6-8　力学と確率

【コーヒーブレイク】ボルツマン

〔ワンポイント〕エントロピーとエネルギー

6-9　大きな分配関数

7　量子論的な体系

7-1　量子論的な状態

7-2　量子論的な体系

〔ワンポイント〕エネルギーの不連続性

7-3　固体の比熱

7-4　圧力とエントロピー

〔ワンポイント〕量子論的vs.古典的

〔ワンポイント〕等重率の原理

8　量子論的理想気体

8-1　熱放射

8-2　量子統計（1）

〔ワンポイント〕光の圧力

8-3　量子統計（2）

問題解答

索引