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ソフトマターのための 熱力学
Thermodynamics for Soft Matter Science
京都大学名誉教授 理博 田中文彦 著
Ａ５判／252頁／定価3850円（本体3500円＋税10％）／2009年3月発行
ISBN 978-4-7853-2825-2
C3042
高分子，液晶，ゲル，ゴム，コロイド，エマルション，生体物質，……．
本書は，身近で工業的にも重要なソフトマター（柔らかい物質群に対する総称；ソフトマテリアル）を理解するために必要な熱力学を，法則の適用の仕方に力点をおいてまとめたものである．ソフトマターの相転移や化学反応による物質転換を中心に題材を選び，分子論は極力避けて，マクロな熱力学の威力を最大限に発揮するように工夫をした．混合エントロピーについては，ボルツマンの原理に基づく分子論的な描像についても説明し，その延長上にある正則溶液理論，高分子溶液理論を基本モデルとして含め，熱力学の予測する結果の分子論的な内容確認のために随所で用いた．
1．ソフトマターとは？
2．熱力学の基本法則
3．相平衡と相転移の熱力学
4．多成分混合系の熱力学
5．化学反応の熱力学
6．界面の熱力学
はしがき （pdfファイル）
1．ソフトマターとは？
2．熱力学の基本法則
2.1 系と熱力学的状態
2.2 温度と状態方程式
2.2.1 温度
2.2.2 状態方程式
2.2.3 状態方程式の微分
2.2.4 臨界点と対応状態の法則
2.3 熱力学第１法則
2.3.1 準静的過程
2.3.2 熱力学第１法則
2.4 熱容量と比熱
2.4.1 定積熱容量と定圧熱容量
2.4.2 熱力学第１法則の理想気体への応用
2.4.3 エンタルピー
2.5 熱力学第２法則
2.5.1 サイクルの熱比と効率
2.5.2 理想気体を用いたサイクル −カルノーサイクル−
2.5.3 熱力学第２法則
2.6 エントロピーと熱力学第３法則
2.6.1 エントロピー
2.6.2 エントロピーの変化の例
2.6.3 熱力学第３法則
2.6.4 ボルツマンの原理と残留エントロピー
2.7 熱力学関数と自由エネルギー
2.7.1 自由エネルギー
2.7.2 平衡への接近
2.8 熱力学の基本法則の簡単な応用
2.8.1 理想気体の熱力学関数
2.8.2 エネルギー方程式 −熱力学的状態方程式−
2.8.3 熱容量の差
2.8.4 物体の断熱膨張による温度変化
2.8.5 ジュール‐トムソン係数
2.8.6 低温熱容量と低温熱膨張率
2.9 熱力学のソフトマター固体への応用
2.9.1 エネルギー弾性とエントロピー弾性
2.9.2 熱弾性的反転
2.9.3 グー‐ジュール効果
2.9.4 理想ゴムのモデル
3．相平衡と相転移の熱力学
3.1 相平衡と相律
3.1.1 開いた系に対する熱力学の法則
3.1.2 ギブス‐ディエムの関係式
3.1.3 部分モル量
3.1.4 ギブスの相律
3.1.5 系の安定性
3.2 相転移とその基本タイプの分類
3.3 １成分系の１次相転移 −クラペイロン‐クラウジウスの関係式−
3.4 気液平衡と臨界点
3.5 固液転移
3.6 固体間転移
3.6.1 硫黄の多型結晶
3.6.2 高圧下の多型結晶
3.7 １成分系の２次相転移 −エーレンフェストの関係式−
3.8 液体ヘリウムのλ転移
4．多成分混合系の熱力学
4.1 混合系の濃度の表し方
4.2 理想混合気体の化学ポテンシャル
4.3 混合によるギブス自由エネルギーの変化
4.3.1 ２成分混合系のギブス自由エネルギー
4.3.2 ２成分系のモル体積
4.4 理想溶液
4.5 気液平衡
4.5.1 気液平衡の相図
4.5.2 蒸気圧降下と気体の溶解
4.5.3 沸点上昇
4.6 非理想溶液の蒸気圧
4.7 非理想溶液のモデル −正則溶液−
4.8 浸透圧
4.9 液液相平衡 −相分離−
4.9.1 バイノダル，スピノダル，臨界相溶点
4.9.2 正則溶液の相分離
4.9.3 臨界点近傍での振舞 −臨界現象−
4.10 高分子溶液の相平衡
4.11 固液平衡
4.11.1 液体中への固体の溶解
4.11.2 凝固点降下
4.11.3 固体化合物の生成
4.11.4 固溶体
4.12 ブロック共重合体のメソフェイズ
5．化学反応の熱力学
5.1 反応進行度と反応速度
5.2 親和力と化学ポテンシャル
5.3 気相反応
5.4 標準生成ギブス自由エネルギー
5.5 平衡定数の温度変化
5.6 多相に亘る反応
5.6.1 固気に亘る反応
5.6.2 固体表面への気体分子の吸着 −反応論的取扱い−
5.6.3 水素原子の金属中への貯蔵
5.7 ルシャトリエ‐ブラウンの原理
5.8 溶液中での反応平衡
5.8.1 理想会合溶液
5.8.2 複合分子の解離・会合反応
5.9 電気化学ポテンシャルとドナン膜平衡
6．界面の熱力学
6.1 表面張力
6.1.1 表面張力の定義と例
6.1.2 表面張力の物理的起源
6.2 ギブスの分割面と表面過剰量
6.2.1 ギブスの分割面
6.2.2 ギブスの吸着等温式
6.3 液体の表面張力
6.3.1 表面張力の温度依存性
6.3.2 液滴の表面張力と核生成
6.4 溶液の表面張力
6.5 気液界面への吸着
6.6 固体表面への吸着 −熱力学的取扱い−
6.6.1 吸着の熱力学
6.6.2 ラングミュア吸着
6.6.3 吸着分子間の相互作用
問題の解答
ソフトマター関連の熱統計力学に関する進んだ内容を学びたい読者のために
索引
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田中 文彦
たなか ふみひこ
1947年 奈良県生まれ．東京大学理学部卒業，東京大学理学系大学院博士課程修了．東京大学助手，ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所研究員，東京農工大学助教授・教授，京都大学教授などを歴任．主な著書に『高分子系のソフトマター物理学』（培風館），『理工系のための物理学の基礎』（共著，日新出版）などがある．
（情報は初版刊行時のものから一部修正しています）
高分子の物理学［POD版］
![『ゴム弾性［初版復刻版]』](../newgif/c2807s.jpg)
ゴム弾性［初版復刻版]
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