基礎からの熱力学

「熱力学」は,熱のやり取りに伴う物質の状態の変化や,熱エネルギーから仕事への変換の際の原則などを扱う学問である.また,発電所で用いられる蒸気サイクルや,自動車のエンジンなどを模擬したガスサイクルなどの熱機関を理解するためだけでなく,熱の移動を扱う「伝熱工学」の基礎を担う学問であり,機械工学において熱力学は欠くことのできない重要な専門分野の一つである.

令和二年,日本機械学会誌に掲載された「やさしい熱力学」は,本書の著者が熱力学の必須項目と基礎的例題を12か月にわたるシリーズとしてまとめたものである.本書「基礎からの熱力学」は「やさしい熱力学」の連載を基礎に詳細な解説を加え,さらに例題や演習を充実させた上で編修されている.編修に際しては,多くの大学や高等専門学校のシラバスを参照し,多くの学校で取り上げられている熱力学の最重要項目に内容を絞り,初学者にも理解しやすく適度な分量の入門的教科書を目指した.特に,熱は目に見えないこともあり,熱力学は,初学者には扱いにくい学問であることから,内容も絞った上で,その分詳細な説明を加えたつもりである.

本書の主な内容は,熱力学第1法則,理想気体の状態変化,熱力学第2法則,ガスサイクル,蒸気サイクル,エクセルギーなどからなり,専門用語や,問題の解き方などについて,出版分科会にて慎重な議論と検討を幾度も重ねた上で編修を行った.本書をすみずみまで熟読し,厳選された例題と演習問題を解き進めることによって,熱力学の基礎を十分に理解いただけると思う.

本書では取り扱えなかった項目など,熱力学の詳細な内容について学習したい場合には,JSMEテキストシリーズ「熱力学」を参照して頂くとともに,本書をきっかけとして,伝熱工学などの熱力学を基礎とした学問分野に興味を広げて頂ければ,著者として幸甚の至りである.

【目次】
第1章 熱と単位
第2章 熱力学第1法則
第3章 閉じた系の第1法則
第4章 開いた系の第1法則
第5章 理想気体
第6章 理想気体の状態変化
第7章 熱機関と冷凍サイクル
第8章 可逆サイクルと熱力学第2法則
第9章 エントロピー
第10章 熱力学一般関係式
第11章 ガスサイクル
第12章 実在気体
第13章 蒸気サイクル
第14章 冷凍サイクルと空気調和
第15章 エクセルギー
第16章 エクセルギー変化とエクセルギー損失