50代から理数を学ぶ - 熱力学の学習を始めて…物理学のアバウトなところ

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時空解さんの日記

2019

11月 3

(日)

08:46

熱力学の学習を始めて…物理学のアバウトなところ

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カテゴリー物理

本文

皆さん、おはようございます。時空解です。

数学の学習がままならないのに、物理学の学習も始めてしまいました。
２頭を追う物は１頭も得ず、と言うようにあっちにもこっちにも手を付けると中途半端になるものですが…
まぁそれはさておき、昨日はやりたいように学習をしていました。

数学のチャート式と同じように物理学にもチャート式の参考書があるんですよね。この参考書は以前、イオンモール東浦に行った時に衝動買いをしていました。

それとエントロピーの勉強もしようと思って注文してあった書籍があります。
・ゼロからの熱力学と統計力学 (ゼロからの大学物理 5)

この "ゼロからの大学物理" シリーズはなかなか良さそうです。
熱力学と統計力学の他に力学と電磁気学も用意されています。

さて、そんなこんなで昨日は「ゼロからの熱力学と統計力学」の p1～p19 と、ついでに「チャート式新物理」の第２編の冒頭部分も読んでみました。

学生時代、物理学は好きだったのですが、熱に関してはあまり関心が無かった私です。学習し直してみるとなかなか目新しい感じがありました。
まぁジュールの１cc の水の温度を１℃上げる熱量は力学的エネルギーに換算すると 4.1855 joule とかボイル・シャルルの法則とか、学習した記憶はあります。でも、物理学って数学と比べると単位がややこしいですよね。そこがあまり関心を持てなかった利用です。

それに熱に関するところは実験式であることも認識しておかないといけないことを想い出しました。ニュートンの力学が微積分で出来上がっている点とは違います。
実験式とは、例えば摩擦を想い浮かべて貰えば分かり易いでしょう。
本当は摩擦力がどんなものかは接触している物質の表面の状態や素材、物質同士の圧力や接触面積など、複雑極まりないです。でもこれを一つの摩擦係数なんてものを使って単純な式に置き換えてしまえます。
動摩擦力：F' = μ'N　( μ は動摩擦係数 )

ボイル・シャルルの法則もこんな感じですよね。数学と比べるとかなりアバウトな印象を受けます。
理想気体と言うものがありますが、これって本当なら気体の中の分子一つ一つの質量と分子間引力なんかも考慮しないといけないところを、それぞれが小さい事をいいことに無視して考えるんですよね。圧縮していくと液体になったり個体になったりする３態も無視して気体のまま、とすることで考え易くするための "理想" なんだそうです。

量子力学が出来る前に、すでに熱力学と言うのはそれなりに出来上がっている点が面白いところなんだそうです。モデル化、と言う方法で式を構築して行く点ですかね…。このモデル化を進めて行って、いつしか物質の本質に迫って行く訳ですからね。

では今日も１日の習慣を始めます。小さな一歩・挑戦を試みます。

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