内容紹介

固体物理学の基礎を支える熱物理学と統計物理学の演習書。レベルとしては学部上級から大学院修士課程まで含む。前半に基礎事項と演習問題をまとめ、後半にその解答を示した。

目次

１　エントロピーと温度
　１．１　状態と多重度
　１．２　多重度関数
　１．３　閉じた系における確率
　１．４　もっとも確からしい配列
　１．５　熱平衡とエントロピー
　１．６　温度
　１．７　熱力学の法則
２　ボルツマン分布とヘルムホルツの自由エネルギー
　２．１　ボルツマン因子
　２．２　分配関数
　２．３　熱容量と比熱
　２．４　圧力
　２．５　熱力学の恒等式
　２．６　ヘルムホルツの自由エネルギーとの関係
３　熱放射とプランク分布
　３．１　プランク分布関数
　３．２　プランクの法則とシュフテン‐ボルツマンの放射法則
　３．３　固体中のフォノン‐デバイの理論
４　化学ポテンシャルとギブス分布
　４．１　化学ポテンシャル
　４．２　化学ポテンシャルとエントロピー
　４．３　熱力学の恒等式
　４．４　ギブス因子とギブス和
５　理想気体
　５．１　フェルミ‐ディラック分布関数
　５．２　ボーズ‐アインシュタイン分布関数
　５．３　古典分布関数
　５．４　単原子理想気体
　５．５　可逆な等温膨張
　５．６　可逆な等エントロピー膨張
　５．７　分子から構成される理想気体
６　フェルミ気体とボーズ気体
　６．１　フェルミ気体
　６．２　状態密度
　６．３　電子気体の比熱
　６．４　ボーズ気体とアインシュタイン凝縮
７　熱と仕事　
　７．１　熱と仕事
　７．２　熱機関
　７．３　冷却機
　７．４　カルノー・サイクル
８　ギブスの自由エネルギーと化学反応
　８．１　ギブスの自由エネルギー
　８．２　反応における平衡
９　相転移
　９．１　蒸気圧方程式
　９．２　ファン・デル・ワールスの状態方程式
10　二元化合物
　10．１　溶解度ギャップ
　10．２　混合のエネルギーと混合のエントロピー
11　低温物理
　11．１　膨張エンジンによる冷却
　11．２　ジュール‐トムソン効果による気体の変化
12　半導体の統計
　12．１　真性半導体
　12．２　不純物半導体
　12．３　非平衡半導体
13　運動論
　13．１　理想気体の法則の運動論
　13．２　輸送過程
　13．３　ボルツマンの輸送方程式
　13．４　希薄気体の法則
14　伝搬
　14．１　拡散方程式と熱伝導方程式
　14．２　分散関係
　14．３　媒質内での温度の振動　
　14．４　固定境界条件をもつ拡散
付録Ａ　熱物理学・統計物理学における物理量の関係
　Ａ．１　エントロピーのσ，S
　Ａ．２　温度T，τ
　Ａ．３　分配関数Z
　Ａ．４　熱容量CV
　Ａ．５　圧力p
　Ａ．６　ヘルツホルムの自由エネルギーF
　Ａ．７　化学ポテンシャル
　Ａ．８　基本温度τ，圧力p，化学ポテンシャルμ
　Ａ．９　熱力学の恒等式
　Ａ．10　ギブス和Ζ
　Ａ．11　エンタルピーH
　Ａ．12　ギブスの自由エネルギーG

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