今日の講義はイントロなので、熱力学全体で「何をやるのか?」の紹介を兼ねつつ話をした。

 中身はテキストの第1章であるので、くわしくはテキストを読み直すこと。

「熱」とは何か?

という疑問から始めて

熱は状態量(stock)なのか、変化量=流れ(flow)なのか。

をはっきりさせよう、というところをまず確認した。

 「エネルギー」は、もともと「仕事」というflowに対応するstockとして力学に現れた。熱は「エネルギーというstock」に対するflow(仕事以外のflow)である。

 ここで、

「エネルギー」とは何か?

という疑問に戻って、仕事からどのようにエネルギーが定義できるかを概観した。

 仕事以外に熱というエネルギーのflowがあるのは、「エネルギー」が目に見える形態から「見えない形態」へと変わるという現象に由来している。

 その様子は、

地面に落下する物体のエネルギーの損失

のように説明ができる。↑にアニメーションがあるので眺めてみて欲しい(授業でも見せるつもりだったが、持っていったケーブルが不調でできなかった)。

 さて、以上のような説明を聞いて、

ははぁ、熱力学というのはこういう分子運動によるエネルギーの変化(散逸)を考える学問なのだな。

と、思う人もいるかもしれない。ところが、そうではないのである。

 熱力学の考え方はどうかというと、そういう細かいことを考えるのではなく、目に見える現象だけを追いかけて物理をしよう、というところになる。分子運動のエネルギーをちゃんと計算して物理現象を知ろう、というのは「統計力学」の方の守備範囲である。

 熱力学ではエネルギーをstockとしたときのflowとして目に見える(測定できる)「仕事」の他に「熱」を考えていく。ではどのようにその「熱」なるものを定義し計算していくのか・・・というのは次回からの話だが、来週はとりあえず力学におけるエネルギーと仕事をもう少し詳しく振り返る。