東京図書「よくわかる熱力学」サポートページ


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 このページは、「よくわかる熱力学」(前野昌弘著/東京図書)のサポートページです。


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「はじめに」より抜粋

 熱力学の理解の筋道にはいくつかの「流儀」があるが、本書は

熱力学は「力学」の続きである

という姿勢で進めていく。

 初等力学では力から「仕事」が定義され、仕事により増減する物理量として「ポテンシャルエネルギー」が定義される。いったんポテンシャルエネルギーが定義されると、逆にそのポテンシャルエネルギーを微分することで「力」がわかる。力学では「仕事によってポテンシャルエネルギーが増減」「ポテンシャルエネルギーを微分すると力」という概念が有用である。この有用な概念を熱現象が現れる場合にも広げていく。熱力学で定義される「ポテンシャルエネルギーに対応する量」のことを「熱力学関数」と呼ぶ。

 熱力学では初等力学に比べ仕事が行われる状況について考慮すべきポイントが増える。それがゆえに「熱力学関数」は初等力学の「ポテンシャルエネルギー」に比べ注意深く定義していく必要があるし、後で定義するFという熱力学関数については上に挙げたポテンシャルエネルギーの性質は(特に「仕事によって増減」という部分は)非常に限定された意味でしか通用しない。それでも熱力学関数は大変有用で、「微分すると力に限らずもっといろいろな物理量がわかる」という性質はとてもありがたい。

 熱力学を勉強する物理学徒の悩みは「熱とはなにか?」「エントロピーとはなにか?」という疑問であろう。その「悩み」を解消するため、まずは力学での「仕事→エネルギー」という流れの先に続く概念として(新しいものではなく「力学の思想の続きにあるもの」として)熱、そしてエントロピーを導入していこうというのが本書での流れである。このあたりの熱力学へのアプローチの仕方は『熱力学―現代的な視点から』(田崎晴明著、培風館)に準拠している。熱は目に見えないが、「力」は目には見えなくとも感じることはできるし、「仕事」は実感することができる。そのような「目に見えるもの」「操作できるもの」さらに言えば「手応えを感じられるもの」を使って熱力学という「物理」を知っていこう、というのがこの本でやりたいことだ。


熱力学攻略チャート

 本書見返しに載せた、本書における熱力学の理解の流れ図です。

演習問題のヒントと解答

 ページ数が多すぎたため、章末演習問題のヒントと解答はPDFにて配布することにしています。こちらからダウンロードしてください。


シミュレーションのページ

 「よくわかる熱力学」の図に使われているシミュレーションプログラム(Javascriptによるもの)をこちらに掲載しています。アニメーションして動くグラフや図を見ることで、物理の理解は飛躍的に進みます。是非活用してください(「よくわかる熱力学」を持っていなくても、これらのプログラムを使って学習することは可能です)。

↓一例:Carnotサイクル

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 以下に、発見されたミスを記載していきたいと思います。

 これらの訂正部分のうち、数式・図版などを実際の本とほぼ同サイズになるように印刷できるPDFファイルがこちらです(ただし、簡単な文字の訂正などは含まれていません)。こちらをダウンロードして切り貼りしてくださってもよいです。

ここより下のミスは第4刷で訂正されました。

ここより下のミスは第3刷で訂正されました。

ここより下のミスは第2刷で訂正されました。