先に学ぶ内容気体を押し縮めると熱くなるわけ

熱と温度、熱機関

まず10⁠個の分子で位置の偏りを調べる。次にエネルギーの配分を数え、元の温度差に戻らない理由を考える。

平衡状態で、10⁠個全部が左にいる確率は?

式から現象を説明する

  1. 1温度を分子の運動で見る½ m ⟨v²⟩=⁠(32) k T……
  2. 2ふれ合わせて温度をそろえるT高→⁠T←T低……
  3. ここで考える範囲:状態変化をせず、比熱を一定とみなせる。水の体積変化による仕事は無視する。状態変化の途中(とける・沸とうする間)は、この式で温度上昇を求めない。
  4. 3温度変化と熱量の関係を表すQ=⁠m c ΔT……
  5. 外部との熱の出入りと、容器が吸収する熱は無視する。どちらも水で、比熱は一定とする。
  6. 4混ぜたときの温度を出すm₁ c (T₁ − T)=⁠m₂ c (T − T₂)……
  7. 5氷を温めて状態の変化を見るQ=⁠m L……
  8. 6熱から仕事を取り出すW=⁠Q入−⁠Q出……
  9. 7効率を決めるe=⁠1 − Q出Q入<⁠1……
  10. 8平衡状態で全部が左にいる確率を出すP(全部が左)=⁠(12)N……
  11. 9分子数を増やしたときの確率を求める(12)100=⁠7.9×10⁻³¹……
  12. 10エネルギーの配分を数えるΩ=⁠ΩA(qA)×⁠ΩB(q − qA)……
  13. 11熱が自然に流れる向きを説明するT高→⁠T低……