熱力学に挫折した人のための再入門ガイド。

熱力学の単純さを強調するため、熱力学の第一法則や第二法則という言葉は使わず、カルノーサイクルの記述も除外する反面、熱力学を学ぶ上で最も難関であるエントロピーに重点を置いて解説。熱力学の入門書というよりも熱力学恐怖症に対する処方箋である。

1　熱力学はなぜ難しいのか

　1-1　仲間はずれのエントロピー

　1-2　実験室でもエントロピーは仲間はずれ

　コラム　カラマーゾフの兄弟に見るエントロピー

2　マクロな量のミクロな見方

　2-1　圧力とは何か

　2-2　温度とは何か

　2-3　体積とは何か

　コラム　水素はなぜ危険なガスなのか

　　　　　マクロなタイヤとミクロなタイヤ

3　4種類のエネルギー

　コラム　役に立たない車ほどカッコいい？

4　内部エネルギーとは何か

　4-1　運動エネルギーとしての内部エネルギー

　4-2　エネルギー，熱，仕事

　コラム　学会活動

5　エンタルピーとは何か

　コラム　英語って必要ですか

6　エントロピーとは何か

　6-1　反応の進行方向

　6-2　ミクロに見たエントロピー

　6-3　結晶表面のエントロピー

　6-4　エントロピーから見た凝固点降下，沸点上昇

　6-5　食塩の液体化をエントロピーから見る

　6-6　相図で見るエントロピー

　6-7　マクロに見たエントロピー

　コラム　千葉はミルフィーユ

7　ヘルムホルツ自由エネルギー

　7-1　自由エネルギーとは何か

　7-2　体積一定での自由エネルギー

　コラム　英語の発音

8　ギブズ自由エネルギー

　8-1　大気中での化学反応

　8-2　圧力一定での自由エネルギー

　8-3　役に立つギブズ自由エネルギー

　8-4　化学ポテンシャル・潜熱

　コラム　語学学習における男女の相違点

9　目に見える自由エネルギー

　9-1　表面張力

　9-2　水滴の形状変化に見える表面自由エネルギーの変化

　9-3　シャボン玉表面に自由エネルギーの変化を見る

　コラム　シャボン玉

10　結晶の形と自由エネルギー

　10-1　固体の表面張力

　10-2　塩素アパタイト単結晶の表面自由エネルギー

　10-3　結晶におけるウルフ関係式

　10-4　結晶の形に自由エネルギーを見る

　10-5　ルビー単結晶の形状と表面自由エネルギー

　コラム　海外での過ごし方

11　熱力学の対称性

　11-1　内部エネルギー→エンタルピー，ヘルムホルツ自由エネルギーの変換

　11-2　エンタルピー→内部エネルギー，ギブズ自由エネルギーの変換

　11-3　ヘルムホルツ自由エネルギー→ギブズ自由エネルギー，内部エネルギーの変換

　11-4　4つの変数，4種類のエネルギーの対称性

　コラム　英語はどこまで勉強すればよいのか

章末問題解答例

索引

熱力学の基礎がよくわかる教科書の決定版！

熱力学の基礎をわかりやすくまとめた新しい教科書シリーズの一冊。

わかりにくい概念や難解な数式には丁寧な解説を展開するとともに、図によって理解がすすむよう工夫しています。熱力学を学ぶときつまづきやすい箇所、重要なポイントをイメージしやすく、無理なく学べる内容構成となっています。また、解きながら理解できるよう、本文中に例題、章末には「基本問題」と「発展問題」を2段階で豊富に配しています。

大学・高専・短大生に必携の一冊です！

基礎編

第1章　熱力学を学ぶための基礎事項

第2章　熱力学の第一法則

第3章　理想気体の状態変化

第4章　熱力学第二法則

第5章　エクセルギーと最大仕事

応用編

第6章　熱機関のサイクル

第7章　圧縮機のサイクル

第8章　蒸気の性質と蒸気サイクル

第9章　冷凍サイクル

第10章　湿り空気と空気調和

第11章　気体の流動

第12章　エネルギー変換

付録

本書は，初めて熱力学を学ぶ学生を対象とした教科書である。

　熱力学は理解するのが難しい，とよくいわれる。理由としては，第一に，論理がわかりにくい，第二に，使われている言葉がかなり違う，第三に，熱力学を応用していく際に必要な道具（微分形式，ルジャンドル変換，様々な熱力学関数など）が膨大にある（ただし，これらに熱力学の本質はない）ことが挙げられよう。

　そこで本書では，操作や過程という熱力学にとって大事な言葉を前面に出しながら，エントロピーや自由エネルギーという新しい物理量を自然に見い出していく構成をとった。微分形式にもとづく理論の展開はしていない。何が測定されて，何が実験事実で，その結果どういう法則が成り立つのか，という熱力学の成り立ちや全体像を理解できるよう工夫を凝らしている。

第1章　序論

1.1　背景

1.2　熱力学とは

1.3　現象

1.4　本書の特色

第2章　設定

2.1　平衡状態

2.2　物質の熱力学的性質

2.3　熱と仕事

2.4　形式的設定

2.5　準静的過程

第3章　熱力学第1法則

3.1　熱と仕事の等価性

3.2　内部エネルギー

3.3　断熱曲線

第4章　熱力学第2法則

4.1　永久機関

4.2　等温過程における熱力学原理

4.3　2温度熱機関

4.4　カルノーの定理

4.5　絶対温度

第5章　エントロピー

5.1　不可逆性

5.2　エントロピーの本質

5.3　証明

5.4　例：理想気体のエントロピー

5.5　完全な熱力学関数

5.6　例：可逆熱接触

第6章　熱力学関係式

6.1　自由エネルギー

6.2　微分形式による記述

6.3　エネルギー方程式

6.4　例：温度に依存するばね

6.5　例：相転移にともなう熱

第7章　安定性と変分原理

7.1　等温環境の場合

7.2　断熱環境の場合

第8章　多成分流体の熱力学

8.1　多成分流体の熱力学関数

8.2　例：2成分理想気体

8.3　希薄溶液の自由エネルギー

付録：偏微分

A1　定義

A2　関数の展開

A3　偏微分の関係式