例解 熱・統計力学演習

状態量の変化の間に成り立つ関係によって熱現象を表す熱力学、微視的性質から巨視的性質を説明する統計力学について、基礎から量子論が関わる問題まで取り上げる。法則や公式を要約した「解説」、計算力を養う「例題」、理解が深まる「問題」をこなすことで、確かな力が身につく。学びはじめに最適な演習シリーズの新装版。 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