熱力学2008おさらい4

第4回おさらい

今日のおしながき

• 　熱力学の基本
  • 　5 状態方程式の例
• 　熱力学第一法則
  • 1 内部エネルギー
  • 2　熱力学第一法則

今日のまとめと反省

状態方程式の続きから説明する．まずは，ファンデルワールスの状態方程式の各項の説明をする．理想気体の状態方程式との関係を説明しながら，その補正項の心をざっくりと説明する．これはミクロに導出されたものではないので，aやbの係数を決める指導原理は熱力学の中にはなくて，実験やあるいは熱力学の外側で議論されるべき量である．これは物理学の体系に共通してみられる理論構造なので，教養の講義なのでそのあたりのお話をちょっとする．そのあとに実在気体の話をちょっとする．理想気体をどのような理想化なのかをわかりやすくするのは相互作用のない気体という認識なのでそれに説明する．統計力学はそれを示してくれる．歴史的には希薄気体の実験をよく説明する期待として理想気体があって，そこからの補正を取り込む形でさまざまな実在気体モデルがある．

次に，熱力学第一法則にいく．まず，熱力学状態を変化させることを考え，そのための操作をいくつかに分類する．一つは力学的作用，もう一つは熱的作用とする．さらに質的作用もあるのだが，これはしばらくは考えないことにする．力学的作用や熱的作用により，熱力学的状態を変化させることができるが，力学的作用によって，系は外から仕事をされる．力学の世界では外から仕事をされると，力学的エネルギーは増加する．熱力学でも，何かしらエネルギーが増加するとかんがえるのは自然である．しかし，その実態は何かはそれほど明らかではない．熱力学では全体としての並進運動は考えないので，並進の運動エネルギーでは無く，ミクロにみれば原子分子の回転や振動エネルギーとして蓄えられそうである．とにかく，状態量としてエネルギーなる量があり，外からの仕事によって，増加すると考える．それを内部エネルギーと呼ぶことにする．この様子はもうちょっと行ったところで詳しく見ることになる．ここで熱力学第一法則を見ることにする．ただ，まずは力学でのエネルギー保存則を見ておきたくて，説明するが．．．

今日の宿題

• 練習問題1の後半ができるはず．

配布するファイル

• 解答例その1:Answers-NR-v1.pdf(88)
  • 配布が回らなかった人がいたようでした．すぐに必要な方は上からPDFをもっていくか，紙が必要ならば私の部屋の前のポストにいれておきます．
  • 2008.5.16タイポスを学生さんから指摘されて，修正する:Answers-NR-v1a.pdf(80)
    • 　page 2 に赤色で修正
• 次回配る続きの解答例その2:Answers-NR-v2a.pdf(971)
  • 「続きはWEBで」と言ったファイルはこれ．
  • 　2008.5.15タイポスを修正．

今日の質問

Van der Waalsの状態方程式から非単調な等温曲線ができるのか?

出ます．落ち着いて考えてみると分かります．

投票用紙はもっと早く回して!

すまんかったです．まあ，名前書かなくてもいいんだけど．．．といったら，みんなが何をコメントしているのかが気になるとのことだった．みんなのことが気になるか．．．もっとみんなと話せばよいのにね．

熱容量は温度に依存するのか?温度の性質とは．．．

レポート問題に対する質問でした．熱いものと冷たいものを接触すると中間の温度になるという性質を使います．熱容量は当然温度に依存します．

でないときにはどうなる?

なかなかうまく説明できませんでした．というか，納得してもらえなかったようです．一般には，が成り立ちます．3つの微小量の関係式です．その式から，の条件のときには，例えばあんな式がでてきます．なので，のときにはこの式はどうなるかというと，もとの式に戻ります．それでは求めた式はのときにはどうなるかというと，その条件はすでにを使った式になっているので，考えることは出来ません．

今日の投票用紙の裏より

髪をお切りになりましたね!ステキです!

もうこの年ではそんなことを言われることはなくなりましたね．おお，そういえば来月には父の日があるなー．あては子供だけだなー．

ユカワヒデキを知っているか???

ってのは，アンケートの話です．

風邪を引きました．熱が出ました．僕の熱運動も激しくなったのでしょうか?

そうです．気体分子運動論を使って，体内の水分子の運動エネルギーを求めて，どのくらいのオーダーの運動をしているのか見積もってみましょう．

3回目の授業を休んだけど，HP見て自習すればついていけますね?偏微分って何?状態orz

まだ，講義の前半ですからね．偏微分も何かで勉強すれば大丈夫です．数学の本でなくて，物理数学の本の方が分かりやすいかもしれません．

1ー10では，のときはどうですか?

上にもちょっと書きました．

三限は14:10ではなくて，14:30に終わりますよー．

いやー，長い教員生活で初めて，いや二回目か．終了時間を間違えました．2限の12:10と混乱していました．ちょっと痛恨です．どうしても予定のところをより大幅に進んでいないので，そこで冷静になるべきでした．ショック．

前回の俺のコメントはUPされてたけどスルーされてて淋しかった．

どれだっけ?同じようなコメントには束ねてコメント返していたりするかな．

昼食後は眠いけどガンバル!

その眠気を飛ばすような講義にしないとね．

熱気球の話で「鉄球を温めても．．．」という主張があったが，鉄球を加熱して，溶けて蒸発して気体のFeになって，それでも加熱しつづければ，いつかは気球の中につめても浮き上がるような気体になるのではないだろうか?

きっとそんなにあっためたら，気球は燃えてなくなっています．

朝永さん=全集みたら物理学者らしかなぬやつがいっぱいあるていう認識です．

どういう認識でしょうか．興味あります．

朝永さんは何人目の受賞者でしたっけ?野依さんと江崎さんと小柴さんの講演は聞いたことがあります．

それはすごいですね．昨年，フォンクリッチングが駒場に来たときに話を聞かせてもらいました．さらにそのときにノーベル賞のメダルまで触らせてもらったのだった．今度見るのはスゥエーデンかな．

結局webのアドレスが分からない．

うーん，検索してください．

今日の雑談

• 今日の投票数は， 76でした．ちょっと紙を回すのがおそかったようです．
• 今日は終了時間を間違えていて，相当なショックです．しばらく寝込みます．時間がもったいない．．．確かに想定しているより早く終了時間がやってきたと思ったんだよなー．うかつでした．
• 今日のアンケート

トモナガシンイチロウを知っているか?

• やはり，知らない方が多かったですね．湯川は知っていても，朝永知られていないのでという話があったので，みなさんに聞いてみました．僕等の時代では知らない人はいなかったと思います．物理が栄えていたころでしたから．そうですか．．．では，科学者といえば，だれなんでしょうか?
• 先日，慶應大学でノーベル物理学者のLeggetの講演会があって，大盛況だったようです．学生から質問がいっぱいでて，時間が延長されるほどだったらしいです．そもそもLeggetなんか一般の人には知られていないと思うのだけど，盛り上がったのはどうしてでしょうかね．

今回のWEB投票

• 今日の講義の出来は?

今回の一行コメント

• 第３回配布のプリントについて：１０円玉の質量は４．５gですよ＾＾： - XXXXXXJ (2008年05月12日 12時42分18秒)
• あれっ?そうですね．どうして12gにしたのかな?どこかよその国ですね． - ふくしま (2008年05月12日 12時58分01秒)

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