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熱力学の年表
熱力学
の
年表
1800年以前
[
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]
1650年 -
オットー・フォン・ゲーリケ
が初めて
真空ポンプ
を作る。
1660年 -
ロバート・ボイル
が実験的に気体の圧力と体積に関する
ボイルの法則
を発見する(1662年に発表)。
1665年 -
ロバート・フック
が「熱は物体の各部分の非常に活発で猛烈なゆり動きに他ならない」と述べる
[
要出典
]
[
1
]
。
1669年 -
ヨハン・ベッヒャー
が「燃える土」(
ラテン語
terra pinguis
)を含む燃焼の理論を提唱する。
1676–1689年 -
ゴットフリート・ライプニッツ
が
エネルギー保存則
の限られた形である「活力」(
vis viva
)の概念を発展させる。
1679年 -
ドニ・パパン
がピストンとシリンダーからなる蒸気機関の開発に影響を与えたsteam digesterを設計する。
1694–1734年 -
ゲオルク・シュタール
がベッヒャーの燃える土を「
フロギストン
」と命名し、その理論を発展させる。
1698年 -
トーマス・セイヴァリ
が初期の蒸気機関の特許を取得する。
1702年 -
ギヨーム・アモントン
が
気体
の観測に基づいて
絶対零度
の概念を導入する。
1738年 -
ダニエル・ベルヌーイ
が
Hydrodynamica
を出版し、
気体運動論
を創始する。
1749年 -
エミリー・デュ・シャトレ
が
ニュートン
の
プリンキピア
のフランス語による翻訳・解説書でニュートン力学の第1法則から
エネルギー保存則
を導く。
1761年
-
ジョゼフ・ブラック
が、
氷
は融解する間
熱
を吸収しても
温度
を変えないことを発見する(
潜熱
の発見)。
1772年 - ブラックの生徒である
ダニエル・ラザフォード
が
窒素
を発見し、「フロギストン化した気体」"phlogisticated air"と名付ける。2人で
フロギストン理論
の観点から結果を説明する。
1776年 -
ジョン・スミートン
が
仕事率
、
仕事
、
運動量
、
運動エネルギー
に関する実験の論文を発表し、エネルギー保存則を支持する。
1777年 -
カール・ヴィルヘルム・シェーレ
が
熱放射
による
熱移動
と
対流
および
熱伝導
による熱移動を区別する。
1783年 -
アントワーヌ・ラヴォアジェ
が
酸素
を発見し、燃焼を説明する。論文"Réflexions sur le phlogistique"の中でフロギストン説に反対を唱え
カロリック説
を提案する。
1784年 -
ヤン・インゲンホウス
が水上での木炭粒子の
ブラウン運動
について記述する。
1791年 -
ピエール・プレヴォ
が熱さ冷たさに関わらず全ての物体が熱を放射することを示す。
1798年 - ランフォード伯爵(
ベンジャミン・トンプソン
)が
カノン砲
を穿孔するときに発生する
摩擦
熱を測定し、熱が運動エネルギーの一種であるという考えを発展させる。この測定はカロリック説と矛盾しているが、疑いの余地を残すには十分なほど不正確なものであった。
1800–1847年
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]
1802年 -
ジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサック
が
シャルルの法則
が発表される(
ジャック・シャルル
により1787年に発見されていたが未発表であった)。この法則は温度と体積の間の関係を示している。ゲイ=リュサックが温度と圧力に関連する法則(圧力則もしくは
ゲイ=リュサックの法則
)を定式化する。
1804年 -
ジョン・レスリー
卿がつやの無い黒い表面はつやのある表面よりも効果的に熱を放射することを観察する。これは
黒体放射
の重要性を示唆している。
1805年 -
ウイリアム・ウォラストン
が著書
On the Force of Percussion
でエネルギー保存則を擁護する。
1808年 -
ジョン・ドルトン
が著書
A New System of Chemistry
でカロリック説を擁護し、これが物質、特に気体とどのように結合するかを記述する。また、気体の
熱容量
は
原子量
に反比例することを提案する。
1810年 - ジョン・レスリーが人工的に水を凍らせる。
1813年 -
ピーター・ユワート
が自身の論文
On the measure of moving force
の中でエネルギー保存則の考えを支持する。この論文はドルトンと生徒である
ジュール
に強い影響を与える。
1819年 -
ピエール・ルイ・デュロン
と
アレクシ・テレーズ・プティ
が
水晶
の
比熱容量
に対して
デュロン=プティの法則
を与える。
1820年 -
ジョン・ヘラパス
が気体の運動論におけるいくつかの考えを発展させる。しかし誤って温度を
運動エネルギー
ではなく
分子
運動量
と関連付けている。この業績はジュール以外にはほとんど注目されなかった。
1822年 -
ジョゼフ・フーリエ
が、著書『熱の解析的理論 (Théorie Analytique de la Chaleur)』で、物理量の
次元
の利用を取り入れる。(
次元解析
)
1822年 -
マルク・スガン
が
ジョン・ハーシェル
にエネルギー保存則と運動論を支持するという内容の手紙を書く。
1824年 -
サディ・カルノー
が
カロリック説
を用いて
蒸気機関
の効率を分析する。彼は
可逆過程
の概念を発展させ、自然界にこのようなことはないと仮定することで
熱力学第二法則
の基礎を築き、熱力学の科学を起こす。
1827年 -
ロバート・ブラウン
が
花粉
中の粒子が水中で動く
ブラウン運動
を発見した。
1831年 -
マセドニオ・メローニ
が黒体放射が光と同じように
反射
、
屈折
、
偏光
できることを実証する。
1834年 -
エミール・クラペイロン
がカルノーの研究を図式的で分析的な定式化することで一般化する。
ボイルの法則
、
シャルルの法則
、
ゲイ=リュサックの法則
を組み合わせて
混合気体の法則
PV/T = kを作る。
1841年 -
アマチュア
科学者である
ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー
がエネルギー保存に関する論文を書くが、学術的訓練が欠けていたため拒絶される。
1842年 - マイヤーが船医であったときに行った
血
の観察に基づいて仕事、熱、
ヒト
の
代謝
の間の関係を作成することで
熱の仕事当量
を計算する。
1842年 -
ウィリアム・ロバート・グローブ
が水蒸気が酸素と水素に解離し、この過程が
逆
にもなることを示すことにより、それらの構成原子への分子の熱解離を示す。
1843年 - ジョン・ジェイムズ・ウォーターストン(
John James Waterston
)が気体運動論を十分に説明するものの嘲笑され無視される。
1843年
-
ジェームズ・ジュール
実験的に熱と力学的仕事の等価性を見出す。
1845年 -
アンリ・ヴィクトル・ルニョー
が
混合気体の法則
に
アボガドロの法則
を加え
理想気体の法則
PV = nRTを作る。
1846年 -
カール・ヘルマン・クノーブラウホ
が
De calore radiante disquisitiones experimentis quibusdam novis illustratae
を著す
1846年 - グローブが
On The Correlation of Physical Forces
においてエネルギー保存の一般理論を説明する。
1847年 -
ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ
が
熱力学第一法則
であるエネルギー保存についての決定的な声明を行う。
1848–1899年
[
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]
1848年 - ケルヴィン卿(
ウィリアム・トムソン
)が絶対零度の概念を気体から全ての物質に拡張する。
1849年 -
ウィリアム・ランキン
が分子渦仮説を用いて
飽和蒸気圧
と
温度
の正しい関係を計算する。
1850年 - ランキンが渦理論を用いて温度、
圧力
、
密度
と
液体
の
蒸発
の
潜熱
の間の正確な関係を確立する。ここで彼は飽和
蒸気
の見かけの
比熱
が負になるという驚くべき事実を正確に予測する。
1850年 -
ルドルフ・クラウジウス
が熱力学第一法則と第二法則をつなぐ最初の明確な説明を行う。これによりカロリック説を棄却するが、カルノーの原理は保持する。
1851年 - ケルヴィンが第二法則に別の説明を与える。
1852年 - ジュールとケルヴィンが、急速に膨張する気体の冷却を実証する。これは後に
ジュール・トムソン効果
などと呼ばれる。
1854年 - ヘルムホルツが
熱的死
の考えを提唱する。
1854年 - クラウジウスが
dQ/T
(
クラウジウスの定理
)の重要性を確立する。このときはまだこの量に名前をつけていない。
1854年 - ランキンが後に
エントロピー
と同定される「熱力学的機能」を導入する。
1856年 -
アウグスト・クローニッヒ
がおそらくウォーターストンの著書を読んだ後に気体運動論の説明を発表する。
1857年 - クラウジウスが
On the nature of motion called heat
の中で気体運動論について現代的で説得力のある説明を行う。
1859年
-
ジェームズ・マクスウェル
が
マクスウェル分布
を発見する。
1859年 -
グスタフ・キルヒホフ
が
黒体
からのエネルギー放出は温度と周波数のみの関数であることを示す。
1862年 - クラウジウスが物体の分子の分離度の大きさとして
エントロピー
の前身である「ディスグレゲーション」を定義する。
1865年 - クラウジウスがエントロピーの現代的な巨視的概念を導入する。
1865年 -
ヨハン・ロシュミット
がマクスウェルの理論を適用し観測した気体粘度を考慮することで気体中の分子の数密度を推定する。
1867年 - マクスウェルが
マクスウェルの悪魔
が不可逆過程を逆転させることができるかを問う。
1870年
-
ルドルフ・クラウジウス
が
ビリアル定理
を導く。
1872年
-
ルートヴィッヒ・ボルツマン
が、
位相空間
における
分布関数
の時間発展についての
ボルツマン方程式
を発表する。
H定理
を発表する。
1873年 -
ヨハネス・ファン・デル・ワールス
が
状態方程式
を定式化する。
1874年
- ケルヴィン卿が
熱力学第二法則
を形式的に表現する。
1876年 -
ウィラード・ギブズ
が
相平衡
、
統計集団
、
化学反応
を引き起こすものとしての
自由エネルギー
、一般の
化学熱力学
について論じた2つの論文のうち最初の論文を発表する(2つ目は1878年に発表)
[
要出典
]
。
1876年 - ロシュミットがボルツマンのH定理は微視的可逆性と両立しないと批判する(
ロシュミットのパラドックス
)。
1877年 - ボルツマンがエントロピーと
確率
の関係について述べる。
1879年
-
ヨーゼフ・シュテファン
が、
黒体
からの電磁放射の総量が 温度の4乗に比例することを観測し、
シュテファン=ボルツマンの法則
を示す。
1884年
- ボルツマンがシュテファン=ボルツマンの法則を熱力学理論で解析する。
1888年
-
アンリ・ルシャトリエ
が平衡状態にある物質系が外部の作用によって変化をうけるとき、その変化は外部の作用に反抗する結果になるような方向に起こることを述べる。(
ルシャトリエの原理
)
1889年 -
ヴァルター・ネルンスト
が
ネルンストの式
を用いて電気化学電池の電圧を化学熱力学と関連付ける。
1889年 -
スヴァンテ・アレニウス
が化学反応の
活性化エネルギー
の考えを導入し、
アレニウスの式
を与える。
1893年 -
ヴィルヘルム・ヴィーン
が 黒体の最大放射強度についての
ウィーンの変位則
を発見する。
1900–1944年
[
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]
1900年 -
マックス・プランク
が光は離散周波数で放射されることを提案し、
黒体放射の法則
を与える。
1905年 -
アルベルト・アインシュタイン
が
量子
の実在性が
光電効果
を説明するであろうと主張する。
1905年 -
アルベルト・アインシュタイン
がランダムな分子運動の結果である
ブラウン運動
を数学的に解析する。
1906年 - ネルンストが
熱力学第三法則
の定式化を発表する。
1907年 - アインシュタインが量子論を用いて
アインシュタイン模型
の熱容量を推定する。
1909年 -
コンスタンティン・カラテオドリ
が熱力学の
公理系
を展開する。
1910年 - アインシュタインとスモルコフスキー(
Marian Smoluchowski
)が気体中の密度ゆらぎによる減衰係数のアインシュタイン-スモルコフスキー公式を見出す。
1911年 -
ポール・エーレンフェスト
と
Tatjana Ehrenfest–Afanassjewa
がボルツマンの統計力学に関する古典レビュー
Begriffliche Grundlagen der statistischen Auffassung in der Mechanik
を発表する。
1912年 -
ピーター・デバイ
が低周波
フォノン
を許容することにより
熱容量推定を改良する
。
1916年
-
シドニー・チャップマン
と
ディヴィド・エンスコッグ
が気体運動論を体系的に発展させる。
1916年 - アインシュタインが原子スペクトル線の熱力学を考察し、
誘導放出
を予測する。
1919年 -
ジェームズ・ジーンズ
が運動の動力学的定数は粒子系の分布関数を決定することを発見する。
1920年 -
メグナード・サハ
が
サハの電離式
を提出する。
1923年 - デバイと
エーリヒ・ヒュッケル
が
電解液
の
溶解度
に関する統計処理を発表する(
デバイ-ヒュッケルの式
)。
1924年 -
サティエンドラ・ボース
がアインシュタインにより翻訳された論文で
ボース分布関数
を導入する。
1926年 -
エンリコ・フェルミ
と
ポール・ディラック
が
フェルミオン
に対して
フェルミ・ディラック分布
を導入する。
1927年 -
ジョン・フォン・ノイマン
が
密度行列
表現を導入し、
量子統計力学
を確立する。
1928年 -
ジョン・バートランド・ジョンソン
が抵抗の
ジョンソン・ノイズ
(熱雑音)を発見する。
1928年 -
ハリー・ナイキスト
が抵抗のジョンソン・ノイズを説明する関係式である
揺動散逸定理
を導出する。
1929年 -
ラルス・オンサーガー
が
オンサーガーの相反定理
を導出する。
1938年 -
アナトリー・ウラソフ
が集団長距離相互作用を持つ粒子集団を正しく動的記述するために
ウラソフ方程式
を提案する。
1939年 -
ニコライ・クリロフ
と
ニコライ・ボゴリューボフ
が古典力学と量子力学の単一スキームにおける
フォッカー・プランク方程式
の最初の整合した微視的導出を行う。
1942年 - ジョゼフ・L・ドゥーブ(
Joseph Leo Doob
)が
マルコフ過程
に関する定理を発表する。
1944年 - オンサーガーが
相転移
を含む2次元
イジングモデル
に対して解析解を与える。
1945年–現在
[
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]
1945–1946年 -
ニコライ・ボゴリューボフ
が
BBGKY階級
を用いた古典統計系のための運動方程式の微視的導出のための一般的手法を開発する。
1947年 - ボゴリューボフと
キリル・グロフ
が量子統計系の運動方程式の微視的導出のためにこの手法を拡張する。
1948年 -
クロード・シャノン
が
情報理論
を確立する。
1957年
-
A.S.カンパニエーツ
がコンプトン散乱についての
フォッカー・プランク方程式
を導く。
1957年
-
久保亮五
が
輸送係数
に対する
グリーン・久保の公式
を初めて導く。
1957年 -
エドウィン・トンプソン・ジェインズ
が情報理論から熱力学の
最大エントロピー解釈
を与える。
1960–1965年 -
ドミトリー・ズバレフ
が
非平衡統計演算子
の手法を開発する。これは非平衡過程の統計理論における古典的道具となる。
1972年 -
ヤコブ・ベッケンシュタイン
が
ブラックホール
はその表面積に比例するエントロピーを持つことを提案する。
1974年 -
スティーヴン・ホーキング
がブラックホールはブラックホール蒸発を引き起こす可能性のある黒体スペクトルを持つ粒子を
放射
することを予測する。
1977年 -
イリヤ・プリゴジン
が平衡からかけ離れた熱力学系における
散逸構造
に関する研究でノーベル賞を受賞する。エネルギーの移入と散逸は熱力学第二法則を逆転させる可能性がある。
脚注
[
編集
]
^
Hooke, Robert, Robert (1965).
Micrographia
. s.l.: Science Heritage. pp. 12