平衡へいこう熱ねつ力学りきがく

平衡へいこう熱ねつ力学りきがく（へいこうねつりきがく、英えい: Equilibrium Thermodynamics）は、熱ねつ力学りきがく的てき平衡へいこうの観点かんてんから系けいにおける物質ぶっしつやエネルギーの変換へんかんを体系たいけい化かする物理ぶつり学がくの一いち分野ぶんやである。平衡へいこうという言葉ことばは、静的せいてきな状態じょうたいが保たもたれていることを意味いみする。平衡へいこう熱ねつ力学りきがくはカルノーサイクルを分析ぶんせきすることから始はじまった。熱ねつ機関きかんについて考かんがえると、初はじめは内部ないぶが熱ねつ平衡へいこうにあるシリンダーに封入ふうにゅうされた気体きたいが加熱かねつされてバランスを崩くずされ、いくつかの段階だんかいを経へて最終さいしゅう的てきに再ふたたび熱ねつ平衡へいこうに至いたり、仕事しごとが引ひき出だされることがわかる。

平衡へいこう状態じょうたいでは熱ねつ力学りきがくポテンシャルあるいは系けいの駆動くどう力りょくが平衡へいこう熱ねつ力学りきがくの主おもな目的もくてきは系けいにおいて熱ねつ平衡へいこうにある初期しょき状態じょうたいがしっかり定義ていぎされているとき、その条件じょうけんを正確せいかくに記述きじゅつし、計算けいさんし、熱ねつ力学りきがく的てき操作そうさによって条件じょうけんが変かわった後のちに到達とうたつした新あらたな平衡へいこうがどんな状態じょうたいであるかを記しるすことである。平衡へいこう状態じょうたいは熱ねつ力学りきがく関数かんすうの最大さいだい値ち及および最小さいしょう値ち（これらは系けいに加くわえられた条件じょうけんに依存いぞんする）を探さがすことで、数学すうがく的てきに確たしかめられる。例たとえば、定温ていおん定圧ていあつでの化学かがく反応はんのうでは平衡へいこう時じにギブズの自由じゆうエネルギー（英語えいご版ばん）は最小さいしょうに、エントロピーは最大さいだいになる。

熱ねつ力学りきがくは非ひ平衡へいこう熱ねつ力学りきがく（英語えいご版ばん）とは以下いかの点てんで異ことなっている。後者こうしゃは調しらべる系けいの状態じょうたいが均一きんいつではなく、拡散かくさんによってエネルギーやエントロピー、温度おんどが場所ばしょによって変かわり、分布ぶんぷが勾配こうばいになっている。対たいして平衡へいこう熱ねつ力学りきがくでは、系けいの状態じょうたいは常つねに一様いちようであり、温度おんどや圧力あつりょく、体積たいせきなどが巨視的きょしてきに決きめられる。系けいの変化へんかは最初さいしょの平衡へいこう状態じょうたいと最後さいごの平衡へいこう状態じょうたいの差さで求もとめられる。このような変化へんかを熱ねつ力学りきがく過程かていと呼よぶ。

ルピナー幾何きか学がくは情報じょうほう幾何きか学がくの一種いっしゅで、熱ねつ力学りきがくの研究けんきゅうに用もちいられる。ルピナー幾何きか学がくでは、熱ねつ力学りきがくにおける系けいはリーマン幾何きか学がくで記述きじゅつでき、そのモデルから統計とうけい的てき性質せいしつを導みちびくことができるとしている。この幾何きか学がくモデルは平衡へいこう状態じょうたいが二に次元じげん平面へいめん上じょうの2点てんで表あらわされ、2点てん間あいだの距離きょりは熱ねつゆらぎと関連かんれんがあるという考かんがえ方かたに基もとづいている。

関連かんれん項目こうもく

• 熱ねつ力学りきがく

参考さんこう文献ぶんけん

• Adkins, C.J. (1983). Equilibrium Thermodynamics, 3rd Ed. ケンブリッジ: ケンブリッジ大学けんぶりっじだいがく出版しゅっぱん局きょく.
• Cengel, Y. & Boles, M. (2002). Thermodynamics – an Engineering Approach, 4th Ed. (教科書きょうかしょ). ニューヨーク: マグロウヒル・エデュケーション.
• Kondepudi, D. & Prigogine, I. (2004). Modern Thermodynamics – From Heat Engines to Dissipative Structures (教科書きょうかしょ). ニューヨーク:ジョン・ワイリー・アンド・サンズ.
• Perrot, P. (1998). A to Z of Thermodynamics (事典じてん). ニューヨーク:オックスフォおっくすふぉード大学どだいがく出版しゅっぱん局きょく.