熱力学（読み）ねつりきがく（英語表記）thermodynamics

精選版 日本国語大辞典

ねつ‐りきがく【熱力学】

〘名〙 気体の圧力、体積、温度など巨視的な量と出入する熱量との関係を扱う学問。熱現象は原子・分子の乱雑な熱運動に基づくという観点から熱現象を解明する統計力学に対する。〔工学字彙（1886）〕

出典　精選版 日本国語大辞典

デジタル大辞泉

ねつ‐りきがく【熱力学】

熱と力学的仕事との関係から出発して、熱現象の根本法則を扱う古典物理学の一部門。

出典　小学館

日本大百科全書(ニッポニカ)

熱力学
ねつりきがく
thermodynamics

巨視的な立場から物質の熱的性質を研究する物理学の一分野。歴史的には19世紀なかばから後半にかけて完成された。熱を扱うための技術が熱機関とともに発達し、熱機関の効率性の向上、さらには限界を知るために熱のもつ性質を物理的に明らかにすることが求められ発達したのが熱力学である。温度、熱というものは日常的なものであるが、具体的な実体をとらえにくいものである。そのような量を物理的にとり扱うことは、抽象的な概念を必要とする。

　熱力学ではまず、温度、熱などが定義される熱平衡状態の存在を仮定する（熱力学第ゼロ法則）。その状態における系のエネルギーを内部エネルギーとよぶ。内部エネルギーUを変化させる方法に、系に仕事ΔWをすることと、外から熱ΔSをやりとりする二つの方法があることから、熱とはエネルギーの移動形態の一つであるとする（熱力学第一法則）。さらに、熱は高熱源から低熱源へ自発的に一方的に流れるとする。このことから、状態は必ず熱平衡状態に緩和することが原理として認められる（熱力学第二法則）。これらの法則から、熱、温度を状態量として記述する、エントロピーとよばれる量を導入し、熱力学の基本方程式
dU＝TdS－PdV＋μdN
を導く。ここで、dUは内部エネルギー変化、TdSは吸収した熱である。－PdVは仕事の代表として圧力Pによる体積変化が生じる場合のエネルギー変化であり、μは化学ポテンシャルでμdNは粒子数変化に伴うエネルギー変化である。この関係は、物体の個性によらない一般的なものである。この関係から、熱力学の諸関係が導出される。しかし、たとえば圧力Pが、それぞれの物体で内部エネルギーやエントロピー、粒子数のどのような関数として具体的に表されるかは状態方程式とよばれる。理想気体のPV＝nRTは状態方程式の例である。熱力学では、状態方程式は個々の物質の情報としてあらかじめ与えておく必要がある。系のミクロな情報から状態方程式を導くには、統計力学を用いる必要がある。

［宮下精二］

[参照項目] | エントロピー | 化学ポテンシャル | 状態方程式 | 熱力学の法則 | 理想気体

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

熱力学 (ねつりきがく)
thermodynamics

熱的な現象を一般にマクロな立場から現象論的に定式化した学問。三つの基礎的な法則（熱力学の法則）をもとに論理的に構築されている。熱力学の第1法則は，エネルギー保存則を表しており，J.R.マイヤー，H.ヘルムホルツ，そしてとくにJ.P.ジュールによって，熱もエネルギーの一種であることが発見され，熱力学の第一歩が踏み出された。これに内部エネルギーという概念を導入して，熱力学の第1法則を確立（1850）したのはR.J.クラウジウスである。熱力学の第2法則は，エントロピー増大の原理を表し，熱的な過程がどのような向きに起こるかの原理を与える基本法則である。これは，N.L.S.カルノーが熱素説の立場から提唱したカルノーの定理に起源があり，その後クラウジウスやケルビンによって確立された。エントロピーの概念も，クラウジウスが導入したものである。熱力学の第3法則は，絶対0度には到達不可能であり，エントロピーなどの温度変化が絶対0度では0になることを主張している。1906年にドイツのW.H.ネルンストによって導入され，のちにM.プランクによって一般化されたものである。

　歴史的には，外部から仕事を与えずに，永久に動き続ける第1種の永久機関を探し求めて，ついにその実現は不可能であることを経験的に知り，熱力学第1法則の形に集約されたのであり，また，一つの熱源から熱をとり，それを全部仕事に変える第2種永久機関の夢も破れ，ケルビンの原理として樹立された。後者は，熱力学の第2法則にほかならない。熱力学は，熱平衡を記述する一般的な方法論であるが，20世紀に入ってからは，L.オンサーガー（1931），ベルギーのI.プリゴギン（1945）らにより，不可逆過程の熱力学が，ある限定条件の中で体系化された。また熱力学は，統計力学によってミクロな基礎づけが与えられている。
→統計力学
執筆者：鈴木 増雄

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

百科事典マイペディア

熱力学【ねつりきがく】

熱と仕事の基本関係を規定した熱力学の第１・第２法則（熱力学の法則）を出発点とし，一般に熱平衡・熱現象の基礎を論ずる演繹(えんえき)的な理論体系。巨視的な立場に立ち，物体の熱力学的状態を，状態量（圧力，体積，温度など）の関数である種々の熱力学的特性関数（内部エネルギー，エントロピー，自由エネルギーなど）で表し，それらの間の関係式を求めて，種々の現象に適用できる一般的結論を導き出す。化学，工学等にも広く応用される。クラウジウス，ケルビンらにより体系が確立。→統計力学
→関連項目エントロピー（情報）｜オンサーガー｜温度｜可逆変化｜機械工学｜ギブズ｜熱

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

熱力学
ねつりきがく
thermodynamics

熱と仕事は交換しうるという原理の上に立って，化学変化に伴うエネルギー変化の様子を調べ，反応の進む方向や平衡条件などについて論じる学問。その基本原理は経験則に基づいた熱力学第一法則，熱力学第二法則，熱力学第三法則から成り立っている。熱力学にはまた分子論的立場から論じる別の取扱い法がある (統計熱力学 ) 。熱力学は化学反応の平衡，方向以外に速度論への適用，工学方面への応用など，きわめて広い分野にわたり，理論的にも工学的にも重要である。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

化学辞典 第2版

熱力学
ネツリキガク
thermodynamics

熱と仕事との関係から出発して，広く熱エネルギーの関与する諸現象を巨視的に論じる物理学の理論体系．熱力学第一法則，熱力学第二法則，および熱力学第三法則に基礎をおく．化学平衡や相平衡など古典物理化学における重要な多くの法則は，熱力学的に導くことができる．[別用語参照]不可逆過程の熱力学，統計熱力学

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

知恵蔵

熱力学

熱現象の法則性を系の外から探ってきたのが熱力学。エネルギー保存(熱力学第1法則)、エントロピー増大(同第2法則)、絶対零度への到達不能(同第3法則)を3本の柱にする。熱現象を、系内の1つひとつの粒子が動き回る結果ととらえ、それらの動きを、確率や統計の手法で平均して扱うのが統計力学。18世紀以来の気体分子運動論を踏まえ、19世紀後半に土台が築かれた。今日では非平衡、非線形の研究に関心が集まる。

(尾関章 朝日新聞記者 ／ 2007年)

出典　(株)朝日新聞出版発行「知恵蔵」

栄養・生化学辞典

熱力学

　熱に関する巨視的な現象を研究対象とする物理学の一分野．

出典　朝倉書店