気体論

Introduction

この章では統計力学の手法を用いて比較的解析の容易な気体について議論する.

理想気体; 単原子分子理想気体; 超相対論的極限では貴ガスのような単原子からなる理想気体の熱力学を導出する[1,3].
超相対論的な場合は光子のような零質量の気体にも応用できる.

理想気体; 二原子分子では水素や一酸化炭素のような二原子からなる理想気体の熱力学を導出する[1,2].

外場中の理想気体では分子同士の相互作用はないが外場の影響を受ける気体の熱力学を導出する[1,2,3].
外場として,一様重力場,電場,磁場をそれぞれ扱う.

相互作用する希薄気体では分子同士の相互作用を考慮してvan der Waals理論を導出する[1].

クラスター展開; 逃散能クラスター展開; 既約ダイアグラムクラスター展開; 密度では相互作用する気体の期待値を計算するためのダイアグラムを利用した方法を紹介する.
クラスター展開はFeynmanダイアグラムと似ている点が多く場の量子論の知識があるとわかりやすい[4,5].

Debye–Hückel理論ではCoulomb相互作用する気体を考える[1,3,4,9].
この理論はプラズマや強電解質に応用される.

固体論では固体の概略について述べる[1,2,8,10].
また固体の比熱の問題を紹介する.

磁性の古典論では古典統計力学の磁性の問題を紹介する[1,6,7,8].

Reference

気体の統計力学について丁寧に解説している教科書として

[1] L. D. Landau and E. M. Lifshitz, “Statistical Physics 3rd Edition”, (Butterworth-Heinemann, 1980).>>> Amazon

がある.

他に以下を参考にした

[2] 田崎晴明,『統計力学I (新物理学シリーズ) 』,(培風館,2008).>>> Amazon
[3] 久保亮五,『大学演習 熱学・統計力学〔修訂版〕』,(裳華房,1998).>>> Amazon
[4] 戸田盛和,斎藤信彦,久保亮五,橋爪夏樹,『現代物理学の基礎 5 統計物理学』,(岩波書店,2016).>>> Amazon
[5] 戸田盛和,松田博嗣,樋渡保秋,和達三樹,『液体の構造と性質』,(岩波書店,1976).>>> Amazon
[6] 太田浩一,『電磁気学の基礎I』,(東京大学出版,2012).>>> Amazon
[7] 川村光,『重点解説 スピンと磁性』,(サイエンス社,2016).>>> Amazon
[8] 酒井善雄,山中俊一,『電気物性学』,(森北出版,2019). >>> Amazon
[9] 東辻浩夫,『プラズマ物理学–基礎物理からプラズマ工学へ』,(朝倉書店,2010). >>> Amazon
[10] L. D. Landau, E. M. Lifshitz, and L. P. Pitaevskii, “Electrodynamics of Continuous Media 2nd Edition”, (Butterworth-Heinemann, 1984). >>> Amazon