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書籍情報
「材料科学者のための物理入門」シリーズ最新刊．統計熱力学について，材料科学や物性物理学を学ぼうとする方を対象とし，物質の熱的性質について，古典熱力学との対応も留意して書き下ろした入門書である．本書の姉妹編「材料科学者のための量子力学入門」と合わせて読むことをお薦めする．シリーズのモットー「分かりやすく，具体的に」，「直感的なイメージと数式を一体として理解する」方針を貫いた好著． |
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材料科学者のための統計熱力学入門
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| A5／136頁 定価（本体2300円＋税） 978-4-7536-5556-4
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| 志賀正幸（理学博士） 著 |
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 目 次 |
1 序論―アインシュタイン・モデルによる固体の比熱―
1.1 古典熱力学による比熱の定義
1.2 アインシュタイン・モデル
1.3 ボルツマン分布
●ラグランジュの未定係数法とは？
1.4 状態和と温度―定数α, β の意味―
●少数原子での統計分布
1.5 アインシュタイン・モデルによる固体の比熱
1.6 そもそも温度とは？
熱力学温度の定義／微視的(ミクロ)な観点からの温度の定義
1.7 エントロピー
古典熱力学でのエントロピー／統計熱力学でのエントロピー
●熱力学の第3法則
1.8 自由エネルギーと状態和
ヘルムホルツの自由エネルギー／自由エネルギーの微分表示／状態和から自由エネルギーを求める
2 より一般的な統計熱力学
2.1 古典熱力学の復習
熱力学の基本法則／種々の熱力学量／粒子数が変化する系
2.2 統計熱力学の基礎概念
用語の定義／統計集合の種類／基本仮定
2.3 統計熱力学理論の展開
出発点としてのエントロピーの定義／正準集合での熱力学量／開いた系の熱力学量と大正準集合／小正準集合での熱力学量
2.4 実際の系への統計熱力学の適用
3 基本的な系の統計熱力学
3.1 理想気体―古典粒子の統計力学―
状態和と自由エネルギー／理想気体の熱力学量／マクスウェルの速度分布則
●理想気体の状態密度
3.2 量子統計
フェルミ-ディラック分布則／フェルミ準位と電子ガスへの応用
●金属中の自由電子
ボース-アインシュタイン統計／ボース-アインシュタイン凝縮
●液体ヘリウムの超流動
プランク分布とプランクの熱放射則
●固体の低温比熱とT3則―デバイ・モデル―
3.3 2準位系と常磁性体の磁化率
状態和／熱力学量／磁気モーメントMと常磁性体の磁化率χ
3.4 固体の平衡蒸気圧
気相の化学ポテンシャル／固相の化学ポテンシャル
3.5 化学反応の平衡
平衡条件／各成分の化学ポテンシャル／質量作用の法則／一般的な化学反応への拡張
4 材料科学への応用
4.1 固体の空孔濃度
4.2 合金の規則不規則変態―ブラッグ-ウィリアムズ近似―
4.3 強磁性体と2次の相転移
ハイゼンベルグ・ハミルトニアンとイジング・モデル／分子場モデル／協力現象とキュリー温度付近の磁化と比熱／2次の相転移
4.4 帯電粒子のふるまい
異種金属の接触電位差と熱起電力／電池の原理
4.5 半導体のフェルミ準位
エネルギーバンド理論―多原子分子からのアプローチ―／金属，絶縁体，半導体／絶縁体・真性半導体のフェルミ準位／不純物半導体のフェルミ準位／不純物半導体の機能
付録A Lagrangeの未定係数法の証明
付録B 箱の中の自由粒子の状態密度
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