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目次

エントロピーからはじめる熱力学

エントロピーからはじめる熱力学 (放送大学教材)

  • 安池 智一(著)/ 秋山 良(著)
  • 1 理想気体分子運動論ではPV=NRTに行き着けない?
    • 1.1 受講の前に
    • 1.2 必要な数学について
    • 1.3 出題例
    • 1.4 あえて一言:熱力学を学ぶ素晴らしさと難しさ
    • 1.5 ミクロな分子論的描像とマクロな熱力学量の関係
    • 1.6 付録:気体分子運動論
  • 2 まずエントロピーより始めよ
    • 2.1 熱力学で扱われる系と状態
    • 2.2 平衡状態
    • 2.3 示量変数と示強変数
    • 2.4 エントロピー
    • 2.5 エントロピーとは?
  • 3 思索の飛び道具:数学
    • 3.1 偏微分と全微分
    • 3.2 3つ以上の変数がある関数の場合
    • 3.3 テイラー展開
    • 3.4 いくつかの微分に関する公式
    • 3.5 指数、対数など具体的な関数の微積分と近似式
    • 3.6 多変数関数の積分1
    • 3.7 多変数関数の積分2
  • 4 示強変数の定義と平衡状態の予測
    • 4.1 各々の示強変数の定義
    • 4.2 ネルンスト−プランクの仮説
    • 4.3 平衡状態の予測
    • 4.4 付録:エントロピーの凸性を示す
  • 5 熱=仕事!?:エネルギーの移動
    • 5.1 仕事と熱
    • 5.2 準静的過程
  • 6 熱≠仕事!?:状態変化の方向性
    • 6.1 熱力学第2法則の関わる現象
    • 6.2 エントロピー増大則:孤立系,断熱系
    • 6.3 クラウジウスの不等式
  • 7 エントロピーに代わるより使いやすい熱力学関数を求めて
    • 7.1 なぜS〈U,V,N〉以外の熱力学関数を欲しいか?
    • 7.2 熱力学関数としてのエネルギーU〈S,V,N〉:『逆解き』を使う
    • 7.3 ヘルムホルツの自由エネルギーF〈T,V,N〉
    • 7.4 ルジャンドル変換のまとめ
    • 7.5 ギブズの自由エネルギーG〈T,P,N〉とエンタルピーH〈S,P,N〉
    • 7.6 たくさんの式を憶えなければならないのか?
  • 8 自由に使ってよいエネルギーは限られている:様々な熱力学関数と仕事再訪
    • 8.1 様々な条件での極値条件と熱力学関数
    • 8.2 熱力学関数と仕事
  • 9 熱力学的な物質の特性:2階微分と安定性
    • 9.1 マクスウェルの関係式
    • 9.2 熱力学系の安定性と熱力学不等式
  • 10 水と水蒸気とどちらが安定か:物質の三態と相平衡
    • 10.1 ギブズ−デュエムの式
    • 10.2 相図と共存状態
    • 10.3 臨界点の先の世界
  • 11 液体と気体は区別できるのか?:相転移
    • 11.1 ファンデルワールスの状態方程式
    • 11.2 ファンデルワールスの状態方程式と臨界点
    • 11.3 ビリアル展開
    • 11.4 ミクロカノニカルアンサンブルとカノニカルアンサンブル
  • 12 エントロピーが支配する希薄な系:束一的性質
    • 12.1 束一的性質とは
    • 12.2 格子模型で分子論的描像をつかむ
  • 13 世界を救った熱力学:窒素固定の化学熱力学
    • 13.1 化学反応系における平衡
    • 13.2 反応速度定数と反応速度論
  • 14 自己組織化≠エントロピー減少:斥力支配の溶液内実効相互作用
    • 14.1 自己組織化や分子認識はエネルギー駆動か?
    • 14.2 引力は斥力粒子系でも生じる:熱力学の観点からの朝倉−大澤理論
    • 14.3 引力は斥力粒子系でも生じる:統計力学の観点からの朝倉−大澤理論
    • 14.4 ファンデルワールス描像と液相中の実効相互作用
  • 15 生物を熱力学で捉え,統計力学で考える
    • 15.1 生体内の化学反応の特徴
    • 15.2 水分子が小さいことによる効果
    • 15.3 水和の強力さ

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