10195 花村 の個人的意見

熱力学とは物理学の一分野で、熱現象を物質の巨視的性質から扱う学問。
この学問の歴史について考えました。

18世紀後半から19世紀にかけて蒸気機関が発明・改良されたが、これらは学問的成果を応用したものでなく専ら経験的に進められたものであった。一方この頃気体の性質が研究され、19世紀初めにはボイル＝シャルルの法則（理想気体の性質）としてまとめられたが、まだ熱を物質と考える熱素説が有力であった。

1820年代になると、カルノーが熱機関の科学的研究を目的として仮想熱機関（カルノーサイクル）による研究を行い、ここに本格的な熱力学の研究が始まった。この研究結果は熱力学第二法則とエントロピー概念の重要性を示唆するものであったが、カルノーは熱素説に捉われたまま早世し、重要性が認識されるにはさらに時間がかかった。

なお同じ頃フーリエが熱伝導の研究を発表したが、これは熱力学とは直接関係なく、むしろ物理数学に顕著な成果（フーリエ変換につながる）を残すこととなった。

熱をエネルギーの一形態と考えエネルギー保存の法則（つまり熱力学第一法則）をはじめて提唱したのはマイヤーである。彼は1842年にそれを発表したが全く注目されなかった。しかしほぼ同時期にジュールが行った同様の研究はトムソン（ケルヴィン卿）の知るところとなり、彼らの共同研究から第一法則が明らかにされた。

さらにトムソンはカルノーの研究を知り、絶対温度の概念および熱力学第二法則に到達した。クラウジウスも独立に第一および第二法則に到達し、カルノーサイクルの数学的解析からエントロピー概念の重要性を明らかにした（エントロピーの命名もクラウジウスによる）。こうして1850年代には両法則が確立された。

19世紀後半になると、ヘルムホルツによって自由エネルギーが、またギブズによって化学ポテンシャルが導入され、化学平衡などを含む広い範囲の現象を熱力学で論じることが可能になった。

一方、ボルツマンやマクスウェルによって創始された統計力学が発展し、熱力学的諸概念を分子論から具体的に解釈できるようになって、熱力学と統計力学は車の両輪のようにして発展していった。
引用『ウィキペディア（Wikipedia）』