2017-11

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≪ 「Missing 」 本多孝好短編集 ALL 温度その1 ≫

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熱力学のはじめに

熱力学は熱と仕事に関する関係式を調べ上げ、それらを体系化する。それは個々の気体分子の運動についての知識を要求しないし、または気体の構成要素が何であるかという事についても知る必要がない。つまり気体が分子で構成されていようが、光子が飛び交う光子ガスであってもかまわない。ミクロな世界では多種多様の物理過程が見られるであろうが、熱力学はそれに触れることなく系のマクロな性質が議論できることを主張する。 しかし熱力学は現象論であって、本質的な「なぜ?」について、または「なに?」については説明しない。「熱ってなに?」という疑問には答えない。「なぜ?」は統計力学の問題であり、熱力学はそれについて仮説を立てない。潔いひらきなおりだ。この態度があるからこそ、熱力学は成立していると言っても良いだろう。細かいことを気にしていては大きな事は成せないという一例だろうか。一方でこういった熱力学の側面が、「熱力学は難しい」、「いったい何をやっているのか分らない」と言わしめている原因でもある。

それでは分りやすい熱力学とはどんなスタイルなのだろうか。熱力学は個々の気体に関する性質よりもそれらに共通な普遍的性質を調べる。それ故具体的な気体の性質を殆ど参照にしない。しかし我々が熱力学を分った気になるには具体的なイメージが必要だと思われる。大抵の人はミクロな視点から気体を見て熱力学現象が説明された時に初めて納得がいくのではないだろうか。そこでこのノートでは統計力学からの説明を交えつつ熱力学についての理解を深めていきたいと思う。もちろんそれは正統な熱力学の立場ではないし、時としてイメージが自然現象に忠実ではない可能性もあるだろう。しかしここでは厳密性や一般性といったことは多少犠牲にしても熱力学に慣れ親しみ、分ったような気になることを最優先したいと思う。

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