ボーッと熱力学を考える

移動中です。授業の。
今日も超満員電車です。
こういう時は思考するに限ります。

なんでもそうですが
集団の挙動を扱うのは難しいです。
ここにいる超満員電車のそれぞれの人生を…
まとめてなんて扱える訳がないです。
熱力学みたいなマクロを扱う学問もありますが…
実は
熱力学も適応範囲は狭いです。
平衡状態という
非常に特殊な状態に限って言えば
巨視的な変数
(科学的根拠が薄弱だとか怒られる)
温度や圧力、体積と言った
少数の変数でかなりうまく扱えますが…
それ以外は…結構苦手です(^◇^;)
全然ダメだとさえ言われてます（笑
しかも同業者に（笑）

そもそも平衡状態って…みたいな
ことを言われると…う、う、う…となります。
でもミクロに考えるよりも
熱力学的に考えた方が
うまくいくこともあるのです。
沸点上昇やタンパク質と薬の会合とか…
まだそんなに数はないですが(^◇^;)
理論の説明として
ミクロよりも
熱力学が勝つこともあるんです！
(ここで強調しておかないと)

元々、熱力学は分子論を必要としませんでした。
え、じゃああの高校で習う分子運動論は？
あれは
統計力学というのが出来まして…

というか
順序が逆でして

以前は
分子や原子が分かったのだから
(分子論)
もうマクロ的な熱力学なんて
いらなくね〜
みたいになった時代がありまして…
でもそんな時に
分子論に
熱力学と統計力学が必要であることが分かった
というのが実際のところです。

あと
皆さん科学の信者ですから
気づいてないかもしれませんが
実は
高校物理の気体分子運動論で
気体の状態方程式は導けておりません（笑）
えへへ(￣◇￣;)

流石に
これを、学校教育でほどよく洗脳された生徒に
指摘されたことはないですが
実は
さらっと信者向けに進めているので
皆さん気が付きませんが（笑）
重大な飛躍があります。

ボルツマン定数がよく分からないんですが？と
生徒に言われて、
あれ？気づいちゃったか
と、ドキッとしたことはありますが
大丈夫大丈夫…分子一個あたりの気体定数
みたいにゴーンし(論点をすり替え)
明らかな飛躍があることに気がつかれてない（笑）

勿論、私もそんなことは、
いちいち、もめるだけだから言わないですが。

このブログでは
揉めたくないので、言いますと
大学でエントロピーという概念を導入する
そうすると一瞬で気体の状態方程式が導けるんです！
えっへん。
ミクロとマクロの橋渡しができる。
ボルツマン…流石やなあと。

こういうこと、つまりある種の誤魔化しは
実は物理では沢山あります。

今、熱力学の話をしていますが
エントロピー＝乱雑さ
では本当はないです。

乱雑さという風に考えられる時があるというだけで、
実際は自己組織化や結晶化でエントロピーが増大します。
乱雑さは減っているのに。

ただ…ちゃんと説明するにはしっかり
熱力学を勉強してもらわないと
より深く洗脳されないと…
理解できません。

だからまあ
乱雑さでいっかー
みたいに私は聞かれたら言います。
初学者の人には。

ただ…乱雑さだと思ってると
ちゃんとしたエントロピーの理解には
永久にたどり着けませんが(^◇^;)
そんな大切なこと早く教えて！
と言われるかもしれませんが
物事には順序というのがありまして…すみませぬ。

でも
もう熱力学ってエントロピーから教え始めた方が
いいと思いますよ。
その方が遥かに分かりやすいです。
なんだこの回り道みたいな…
私も今の高校物理
時々？？？的なところは
正直あります。
皆さんあるでしょうが。
まあゲームゲーム（笑）

中学入試の算数だってねえ。
微積使えないから
速さで全部やる不思議な世界じゃないですか。
あれ実際の生活で置き換えたら大変大変。
そんな感じです。

熱力学
興味のある方は東京大学出版会の
清水明先生の「熱力学の基礎」
をどうぞ。
別に紹介料はもらってないですが（笑）
エントロピーから
演繹的に書かれてる現代風の教科書です。
立ち読みしかしたことないですが(^◇^;)
分かりやすいと思います。
古い教科書はやめた方がいいです。
ただの回り道。
数学は大学教養課程くらいの数学で…
多分わかります。
　
熱力学で
信者になれるかどうかの山場って
最初の方に来ます(￣◇￣;)
熱力学第3法則ってありますね。
ネルンストの考えたものをプランクが
エントロピーの言葉で言い直したもの。
「単純系で絶対温度が0に向かう場合はエントロピーも
0に向かう」
という
これは原点を多くの物質で共有できるのは便利なのですが
実はこの要請自体は熱力学に必須ではないです。
(法則ってそういうもんじゃねーだろとか言わないで〜)
分かりやすい例で言うと
理想気体はこの法則が成り立ちません！
あんな熱力学でメジャーキャラが…
それ以外にも多くのキャラが除外対象(^◇^;)

そして結構な人が躓いて
信者を辞めちゃうのが
仕事と熱…
この修行をしっかり超えたら
悟りがひらけたら
在家くらいにはなれます。
高校物理では…いい加減なことを言ってますが。
仕事と熱は状態量でも変化量でもないです。
ΔWとかΔQとか本当はダメね(￣◇￣;)
この辺で空き缶が飛んできそう。
いつもお前書いてるだろ、言ってるだろうって…
罪悪感は感じてます。
でないとエントロピー…なしで
エントロピーのない熱力学って…。
熱の流入、流出もいかん
熱素説じゃないんだから。
ボルツマーン

本当に言いたいです
もう熱力学はエントロピーでやろって
21世期やし。
大学2年までの数学を高校2年までで
教えれば大丈夫！きっと熱力学がよくわかる。
何より教えやすい！です。

準静的変化って何？
生徒から良く聞かれます。
微積分が使えるような大人に都合のいい変化です。
微積分が使えるようなっていう
いいなあそういう変化っていう(￣◇￣;)
もう汗しか出ない。
準静的過程はゆっくりだとなぜ実現できるのか。
生徒にこの部屋の分子の数密度は均等か？
と聞かれた話を以前書きました。
小学生に。
それは分割次第と言いますか…
細かく分割すればするほど
密度の揺らぎって出ますよね…
細かいひと区間なら分子数ゼロとか。
ある微小の時間幅でほんの少ししか体積を変化
させなければ、その変化させた体積くらいなら
粒子が0であることもめずらしくない。
その時間幅が密度の濃淡が解消されるくらいの時間より
十分長ければ、実際上系は非平衡状態になったのか
なってないのか分からない。だからこれを続ければ
準静的変化…って
苦情の電話が鳴り止まないかもな（笑）

でもボーッと読んでみてください。
これが今日の題名
さっきの説明をボーッと
そうするとだんだん身体に染み込む染み込む染み込む…

みんなで頑張っていきましょう
熱力学！

コメント 5

ブッチー先生
私
ヒートアイランド現象が
心配すぎます。
グレタになりそうです。
どうしたら解決できますか
みんなでエアコン止めたら死にます
アスファルトの問題ですか？

もう無理すぎて
苦しくて倒れそうです。
夜も眠れせん。
科学的に解決方法はないんですか？
by 高校生 (2020-01-11 00:28) 

え！:(；ﾞﾟ'ωﾟ'):
寝て下さい

簡単な方法がありますよ。

首都機能移転とか
分散型の都市にすればいいんです。
今はもうネットが普及してますし
そのうちどこにいても仕事ができるように
なりますよね？
大企業やら何やら
都市を分散して作るようになれば
大丈夫です。
人が集まりすぎてるだけです。
根本的な問題は。
首都機能をどこかに移転するの石原さんの断固反対で
なくなりましたが
環境問題を考えるなら
そちらの方がいいですよ。
そうすればヒートアイランド現象なんて
なくなります。
ですから
安心して眠って下さい。
健康の方が大事です。
日本人も馬鹿じゃないので
都市計画の見直しとか
色々きっとしますんで。
そんなに苦しまないでくださいね(^O^)／
by 物理屋hν (2020-01-11 00:35) 

物理屋さん
熱力学を学んでも意味がないんですか？
by 筋線 (2020-01-11 15:43) 

そんなことは一切ないです！
平衡の熱力学の枠組みは完成されたものです。
理想気体等の流体系
一部の固体系
にも当てはまります。

これが面白いところは
適用できるものが全部見つかってないこと。
未知だらけ。
どのような系で熱力学の完成された枠組みが
成り立つのかを
見つければ多いなる大発見になるでしょう。
理論の枠組みはできているので
当てはまるのだけ見つければOKです。

ちょっと話はそれますが
ポアンカレ予想
位相幾何学でずっと解いてきて解けませんでしたが
最後になんと熱力学が…
というくらい
素晴らしい技術として完成してます。
ですからそれを学ぶことは無駄じゃないし
カルノーサイクルだなんだ
ごちゃごちゃでエントロピーを出す昔の教科書だと
挫折するので、まずエントロピーありき
で、どんどん適応して掴んでいったほうが絶対にいいです！
私は昔から院試の授業でそうしてました。

by 物理屋hν (2020-01-11 15:52) 

あ、数学的に考えると
明らかですが
自由度の高いものに適用しやすい
と
思いますよ
by 物理屋hν (2020-01-11 16:01)