熱力学、分子運動論、熱平衡系と正準集団、量子統計力学の順に、極力わかりやすく平明に解説した教科書。筋立てが明解で、ただ数式を追うようなことはせずに読者の視点に立って執筆されている。
姉妹書の『基礎演習シリーズ 熱統計力学』(ISBN 978-4-7853-8117-2)との併用により、一層の理解の助けとなろう。
1.熱力学第一法則
1.1 温度と熱
1.2 状態量と状態方程式
1.3 内部エネルギー
1.4 熱力学第一法則
1.5 第一法則の応用
1.6 断熱変化
1.7 カルノーサイクル
問題
2.熱力学第二法則
2.1 可逆過程と不可逆過程
2.2 クラウジウスの原理とトムソンの原理
2.3 可逆サイクルと不可逆サイクル
2.4 クラウジウスの不等式
2.5 エントロピー
2.6 第二法則の応用
2.7 各種の熱力学関数
2.8 化学ポテンシャル
問題
3.分子運動論
3.1 気体分子の速度分布
3.2 気体の圧力
3.3 マクスウェルの速度分布則
3.4 各種の平均値
3.5 理想気体の内部エネルギー
3.6 位相空間における分布関数
3.7 ボルツマン方程式
3.8 ボルツマン方程式の応用
問題
4.熱平衡系の古典統計力学
4.1 ほとんど独立な粒子の集団
4.2 位相空間
4.3 エルゴード仮説
4.4 最大確率の分布
4.5 マクスウェルーボルツマン分布
4.6 分配関数
4.7 ボルツマンの原理
問題
5.古典統計力学の応用
5.1 単原子分子の理想気体
5.2 固体の比熱
5.3 極性気体
5.4 極性分子のハミルトニアン
5.5 極性気体の分極
5.6 極性気体の比誘電率
5.7 2原子分子の理想気体
5.8 イジング模型
問題
6.正準集団と大正準集団
6.1 正準集団
6.2 分配関数
6.3 大正準集団
6.4 大分配関数
6.5 分配関数と大分配関数
6.6 粒子数のゆらぎ
問題
7.熱平衡系の量子統計力学
7.1 スピンと量子統計
7.2 ボース分布とフェルミ分布
7.3 正準集団
7.4 大正準集団
7.5 分子の内部自由度
7.6 分子の振動と回転
7.7 パラ水素とオルト水素
問題
8.理想フェルミ気体
8.1 フェルミ分布関数
8.2 絶対零度のおけるフェルミ分布
8.3 フェルミ温度とフェルミ統計
8.4 粒子数,エネルギーの表式
8.5 フェルミ分布関数を含む積分
8.6 電子比熱
8.7 熱電子放出
問題
9.理想ボース気体
9.1 デバイ模型
9.2 フォノンとデバイ温度
9.3 デバイの比熱式
9.4 ボース凝縮
9.5 T <Tc の理想ボース気体
9.6 メラン変換の応用
問題
市町村のごみの分別、収集・焼却・リサイクル工場への引き渡し、最終処分の埋め立てまで、写真とイラストでわかりやすく解説。
量子力学・統計力学の初歩を前提に固体物理学の基礎事項を丁寧に解説した、学部学生〜院生向きテキスト・参考書である。最近の研究成果の中から本書のレベルにふさわしい教材として、例えばグラファイトシートやカーボンナノチューブを取り上げている点や、絶縁体・半導体を「金属化」という観点を強調して解説している点など、オーソドックスな構成の中にも新鮮な内容が盛り込まれている。また、分かりやすさという点で、特に数式を抑えることはせず、むしろ式が意味する物理的内容を十分理解できることに意を尽くしている。固体一般の性質を一通り説明したのち、半導体、磁性、超伝導までの内容を、最新の知見をふまえ、またレベルを逸脱することなく、丁寧に解説している。
わが国が世界をリードしている研究分野の1つ「地球内部の物質科学」について,その理解に必要な基礎知識を詳しく解説し,重要な関係式についてはその導出過程を含めて丁寧に説明した。さらに近年解明が非常に進んだ下部マントルおよび核を構成する物質の,高温高圧下における相転移や物性についての最先端の知見も詳細に紹介した。
第1章 宇宙存在度・隕石・地球の化学組成
第2章 地震波速度分布からみる地球内部構造
第3章 地球内部物質の弾性論と熱力学
第4章 地球内部物質の弾性的性質の経験則
第5章 地球内部物質の状態方程式
第6章 地球内部を解明するための高圧研究
第7章 高圧研究における放射光X線と中性子線の利用
第8章 高圧下における地球内部物性の解明
第9章 マントルの鉱物学
第10章 地球核の鉱物学
第11章 地球内部の熱源とニュートリノ地球科学
第12章 融解現象とマグマ
第13章 マグマオーシャンと初期地球の諸過程
参考文献
索引
クリスタルの中に映し出されキラリと輝く解決の糸口。日常の感染症治療で生じる「疑問点・知りたいこと」がよくわかる!エビデンスを踏まえた上で生じる問題を、「明快なエキスパートオピニオン」で解決に導く実践的な書籍。
どのように低温、冷凍技術が開発されていったのかをわかりやすく伝える。
一八五四年、来航したペリー提督は蒸気車模型を幕府に献上。以来、日本は鉄道時代に突入した。幕末の外国人たちによる敷設計画に始まり、新橋〜横浜間の開業、官設鉄道を凌ぐ私設鉄道の全盛期を経て、一九〇六年の鉄道国有化と開業距離五〇〇〇マイル達成に至る半世紀ー。全国的な鉄道網はいかに構想され、形成されたのか。鉄道の父・井上勝をはじめ、渋沢栄一、伊藤博文などの活躍とともに日本鉄道史の草創期を描く。
現代のハイテクを知り尽くす半導体研究者が、自ら体験・実験して読み解く「技術史ミステリー」第2弾! 物理や化学、力学、数学を熟知していたかのような緻密な職人技! 最先端の結晶工学と驚くべき共通点をもっていた「ピラミッドの構造」。ボイル・シャルルの法則を応用していた「古代ギリシャの自動扉」。鉄筋コンクリートをはるかに上回る「ローマン・コンクリート」の強度。(ブルーバックス・2013年12月刊)
大型建機やコンピュータをしのぐ「すごい技術」!
ピラミッド、ローマの水道、マチュ・ピチュ……。
世界遺産の見方が変わる!
最先端の結晶工学と驚くべき共通点をもっていた「ピラミッドの構造」。
ボイル・シャルルの法則を応用していた「古代ギリシャの自動扉」。
鉄筋コンクリートをはるかに上回る「ローマン・コンクリート」の強度。
最新の計測装置と0.0002日の誤差しかない、超精密な「マヤの天文学」。
カミソリの刃さえ通さない、「インカの石組み術」の驚異。
現代のハイテクを知り尽くす半導体研究者が、自ら体験・実験して読み解く「技術史ミステリー」第2弾!
第1章 ピラミッドーー結晶学と石職人が“謎”を解く
第2章 古代ギリシャーーコンピュータ、光線兵器、自動ドアを生み出した技術
第3章 古代ローマーー巨大帝国を築き上げたコンクリート技術
第4章 メソアメリカ・アンデス文明ーー驚異の石組み術
シリーズ累計10万部突破! 動画付き参考書『秘伝の物理講義』が新課程版になってパワーアップ!
公開模試、学校平均点全国No.1を取らせた実力派教師・青山均先生の解説授業をYouTubeで完全公開。わかりやすい講義を再現した内容で、受験の基礎項目をインプットするのに最適な参考書。
高校生のみならず、教育関係者も必携の一冊。
<本書の特長>
◆1 YouTube解説動画付き
全テーマに解説授業がついており、YouTubeで視聴が可能です。問題の状況のイメージがしづらく、独学が難しいと言われる物理ですが、青山先生が動画内でやさしく解説するので、理解度がぐっと深められます。
◆2 わかりやすい解説の参考書
「動画を見なくてもわかりやすい!」と評判の参考書なので、書籍を読むだけでも進められます。書籍のわからない部分だけ動画を見て進めるのも効率的でよし。書籍と動画を交互に見てじっくり学習してもよし。自分のレベルに合わせて使い方が選べます。
◆3 授業動画用のプリントPDF付き
旧版では別冊としてついていた授業プリントを、新課程版ではPDFデータ化。印刷して使用できるだけでなく、タブレットでも学習可能。授業動画の学習効果を高めます。
改訂版です。実験動画のQRコードを付けました。
宮沢賢治は,たくさんの詩や童話を書いていますが,その中には科学の言葉がたくさん出てきます。たとえば,「銀河鉄道の夜」という童話には,
「川の向こう岸が俄かに赤くなりました。……ルビーよりも赤くすきとおりリチウムよりもうつくしく酔ったようになってその火は燃えているのでした。」
という表現が見られます。
この,「リチウムよりもうつくしく」という,リチウムの赤い炎とは一体どんなものなのでしょうか?
それは,塩化リチウムの粉末とカセットガスコンロがあれば,実際に見ることができます。
そんなふうに,「銀河鉄道の夜」の中に出てくる言葉で,実験や実物が見られるものを再現してみたのが本書です。
宮沢賢治がどんなことを思い描きながらこのお話を書いたのか,その幻想的な世界がよりリアルに浮かんできます。
第1章 実験で楽しむ「銀河鉄道の夜」
1.地球・太陽・月・銀河系
2.午后の授業
3.カムパネルラのつぶやき
4.白鳥の停車場とプリオシン海岸
5.光とエネルギーの輪廻
6.原子の輪廻と命の輪廻
7.強く願うことの大切さ
8.鳥捕りとインディアン,それぞれの幸い
9.アルビレオを観て想いをめぐらせる
10.学び続ける賢治
11.ジョバンニの切符
12.楽しいことを一緒に体験する
13.真っ赤な火に込められたサソリの想い
14.カムパネルラの父と三角標
第2章 「銀河鉄道の夜」の実験
1.銀河(ミルキーウェイ)の実験1
2.銀河(ミルキーウェイ)の実験2
3.燐光&蛍光の実験(鳴き砂,摩擦発光,熱伝導)
5.炎色反応
第3章 「銀河鉄道の夜」と音楽
おわりに 「真理の泉に柄杓を入れる仲間として」
「銀河鉄道の夜」本文(青空文庫・第4次稿)
2?3セメスター向けの入門テキスト.量子化学,熱・統計力学,反応速度論の順に学んでいく構成になっている.豊富な例題と章末問題を解くことにより,本文で学んだ数式が数値化・具体化され,理解が深められる.化学に必要な知識や考え方の現代的なエッセンスを体系的に学ぶことが大学の物理化学の目標である,という理念の元に執筆された.
第1章 物質,光,エネルギー
第2章 粒子と波動
第3章 原子の構造
第4章 分子の構造
第5章 分子の運動
第6章 分子の集団的性質
第7章 物質の熱的性質
第8章 物質の熱的安定性
第9章 物質変化の釣り合い
第10章 分子運動と熱現象
第11章 物質変化の速さ
第12章 物質変化の仕組み
1章 化学とは何か -科学のなかの化学ー
2章 ミクロの世界をさぐる -原子の構造ー
3章 エネルギーの階段をのぼる -元素の素顔ー
4章 原子が手をむすべば -化学結合と分子ー
5章 ミクロの世界をマクロの目で -化学熱力学の考え方ー
6章 物質の素顔をさぐる -気体・液体・固体の性質ー
7章 平衡に近い系,遠い系 -溶液,酸・塩基,酸化・還元ー
8章 障壁を越えれば -化学反応と速度ー
参考図書/索引
身近な熱とエネルギーの原理だけでなく、熱の性質、燃焼、熱サイクル、熱効率、蒸気、伝熱、など、熱エネルギーを利用するためのしくみと技術もわかる。
1章 地球環境問題
身のまわりの環境問題/環境汚染物質と環境汚染対策/地球温暖化/破壊が進行するオゾン層/酸性雨/資源,エネルギーと環境/この章のまとめ
2章 環境を守る技術
吸着/PSA分離/膜分離/ガス吸収/触媒反応操作/この章のまとめ
3章 物理化学の基礎知識
単位と記号/物質の状態と相律/状態方程式/粘度/この章のまとめ
4章 熱力学第一法則と第二法則
仕事とは/熱とは/熱力学第一法則/定容過程および定圧過程における内部エネルギー/熱力学第二法則/エントロピーの統計力学的表現/熱化学/この章のまとめ
5章 自由エネルギーと平衡
熱力学的平衡/自由エネルギー/混合物の状態量/組成の計算/自由エネルギー変化と反応の方向/化学平衡/平衡定数の温度依存性/この章のまとめ
6章 分離技術と相平衡
混合物の組成と分離装置/気液平衡/高圧気液平衡/液液平衡/固液平衡/この章のまとめ
7章 反応速度論
化学反応の分類/反応操作の分類/反応速度式/反応速度の温度依存性/不均一触媒反応/この章のまとめ
付録 プログラミング入門/台形公式/BET式の導出/クラジウス・クラペイロン式の導出/超臨界二酸化炭素に対する高沸点化合物の溶解度/熱容量/エントロピー/フガシティー/平衡定数/ウィルソン式の導出/
純物質と混合系におけるフガシティーの導出
各章末問題・解答