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2018年6月29日 (金) 11:10 時点における最新版

物理 ＞ 熱とエネルギー・分子運動

この章の内容

この章では、まず、熱と熱現象に関する理論を学ぶ。
これは熱力学とよばれる。
熱力学は18世紀、鉱山の坑内の水を排水するため発明された蒸気機関の改良のなかから生まれ発展した。
この当時は物質のミクロ構造（原子・分子レベル）は、未知であった。
このため熱力学は、
物質を見た目のように連続な物体とみて、それが示す熱的な諸性質を、経験と実験により明らかにし、
経験法則として体系化した、現象論である。
この理論の適用範囲は広く、力学、電磁気学とならんで古典物理学の柱となっている。
熱現象はなぜ生じるのだろうか。
熱力学の発展当初は、物質のミクロ構造が未知で、その原因はわからなかった。
しかし、物質のミクロ構造が明らかになった現代では、
　あらゆる物質は、膨大な数の原子・分子から構成され、
これらの原子・分子は、絶えず無秩序の運動（熱運動と呼ぶ）を行っていることが分かった。
この運動が全ての熱現象の本質である。

この章の前半の節では、
原子・分子の運動に立ち入らずに物体を連続体として考え、
マクロな熱現象を支配する法則を調べる。
後半の節では、気体の熱現象を、それを構成する原子・分子の熱運動から考察する。
ここでは、力学と確率論が大きな役割を果たす。

本章の目次

• 3.1 熱と熱現象(1) 温度と状態方程式
• 3.2 熱と熱現象(2)熱力学の第一法則
• 3.3 熱と熱現象(3)カルノー機関とカルノー定理
• 3.4 熱と熱現象(4)熱力学の第二法則とエントロピー
• 3.5 気体の分子運動論

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