熱力学
Thermodynamics
大学生を対象にした熱力学の初等的な演習用プリントと略解です。
田崎晴明さんのテキストを使って演習をしています。
問題・解説について，不備のご指摘，ご意見などありましたら，お知らせください。
第 1 講：ガイダンス ・ポテンシャルの復習
第２講：平衡状態の記述
第３講：等温操作とKelvinの原理
第４講：最大仕事の原理
F の定義・圧力と状態方程式・理想気体とその F
van der Waals気体と電磁場の F
断熱操作・断熱準静操作・温度を上げる断熱操作・断熱操作の存在
第７講：熱力学におけるエネルギー保存則
断熱仕事・エネルギー・エネルギー保存則・定積熱容量
断熱自由膨張の実験・理想気体のエネルギー・Poissonの関係式・断熱曲線
第９講：エネルギーと断熱曲線
van der Waals気体のエネルギーと断熱曲線・断熱仕事
容器内の電磁場のエネルギーと断熱曲線・断熱仕事
大気の高度と温度変化
第１０講：熱とCarnotの定理 1
環境との熱のやり取り，等温操作における吸熱量の定義，最大吸熱量の定義とその性質
広義等温操作の定義，等温サイクルのエネルギー保存則（熱と仕事の本質的な違い）
第１１講：熱とCarnotの定理 2
断熱曲線は交わらない，熱的接触
最大吸熱量Q_max(T;X0→X1)が正になるX1の存在
第１２講：熱とCarnotの定理 3
Carnot の定理，Carnot サイクル
理想気体の Carnot サイクル，T-V 図，Carnot 関数
Carnot サイクルと逆Carnot サイクルがする仕事
Carnot の定理の証明
van der Waals気体の Carnot サイクル
第１３講：エントロピー 1
エントロピーの定義
基準状態とaqでつながる状態でSは等しい
結果6.1（断熱準静操作で繋がる状態のエントロピーは等しい）
結果6.2（エントロピーと断熱準静操作）Sが等しければaqでつながる
結果6.3（エントロピーの温度依存性），SはTの増加関数，SとUの偏導関数と定積熱容量
第１４講：エントロピー 2 具体的系のエントロピー
固体のエントロピー
理想気体のエントロピー，van der Waals 気体のエントロピー
容器内の電磁場エントロピー
これより下は2020年度版
第12講：熱の導入・最大吸熱量の定義・広義等温操作
熱と仕事の1つの違い・断熱曲線は交わらない・熱的接触
Q_{max} > 0なる状態の存在
第13講：Carnot の定理とCarnot サイクル
Carnot の定理・絶対温度・Carnot サイクルの紹介・
理想気体 Carnot サイクルとその仕事
Carnot の定理の証明・van der Waals気体 Carnot サイクルとその仕事
第14講：エントロピー
エントロピーの定義・基準状態と基準点・断熱準静操作とエントロピー
エントロピーと断熱準静操作・エントロピーの温度依存性
理想固体のエントロピー・理想気体のエントロピー・van der Waals 気体のエントロピー
第15講・・・
2019 年度のプリントは → E-in-TD2019
2019年度のテストと略解は → E-in-TDExam2019-ans
2018年度のテストと略解は → E-in-TDExam2018-ans
2017年度のテストと略解は → E-in-TDExam2017-ans
2016年度のテストと略解は → E-in-TDExam2016-ans
2015年度のテストと略解は → E-in-TDExam2015-ans
参考文献
１．田崎晴明． 熱力学＝現代的な視点から．新物理学シリーズ 32．培風館，2000.
２．久保 亮五，市村 浩，碓井 恒丸，橋爪 夏樹．大学演習 熱学・統計力学．裳華房，1991
３．清水 明．熱力学の基礎．東京大学出版会 , 2007
４．佐々 真一．熱力学入門．共立出版，2000
５．Ｈervert. Ｂ. Callen. Thermodynamics. John Wiley & Sons ，1960
６．菊川 芳夫．熱力学．基礎物理学シリーズ３．講談社，2010
７．Francis. W. Sears. An Introduction to Thermodynamics, the Kinetic Theory of Gases, and Statistical Mechanics. Addison Wesley，1971
８．原島 鮮：熱力学・統計力学 改訂版．培風館，1991
９．堺 英二郎．熱力学 基礎編，熱力学 応用編．2009
１０．戸田 盛和．物理入門コース／演習４ 例解 熱・統計力学演習．岩波書店，1991