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生物物理学における非平衡の熱力学【新装版】

NONEQUILIBRIUM THERMODYNAMICS IN BIOPHYSICS


古典的熱力学は科学的頭脳が生みだしたすぐれた成果の一つであって、数少ない基本的原理と演算上の過程を土台として、無数の関係が演繹され、観測可能な現象を正しく記述している。しかし古典的熱力学の適用範囲は、本質的には平衡状態にある系、あるいは可逆過程を行なう系に限られており、とくに閉じた系にはよく応用できるが、生物は非平衡系で不可逆過程を行なっているので、生体系に起る総合的過程を記述するためには、大して役に立たなかった。
熱力学の近年における発展は、不可逆過程の定量的な記述を可能にするようになって来た。本書は、熱力学のこの新しい分野を生物物理学、物理的生化学、生理学の学生に紹介し、生物学的問題への応用の可能性を示すために書かれたもので、ハーバード大学の生物物理学の課程で著者が行なった講義を骨子としている。生物物理学的な問題に興味をもつ人々を主要な対象としているので、精密な数式の展開より生体系における物理的概念に重点がおかれているが、初めに古典的熱力学の概観が与えられ、本書だけで完結したものとして本質的な理解ができるし、また訳者の詳細な補遺と相俟って、非平衡の熱力学そのものに関心をもつ人々にも十分役立つであろう。


目次


原著者序

序論

第1章 熱力学の第一法則
1.1 系と特性パラメータ
1.2 断熱系に対する仕事の原理
1.3 熱力学の第零法則
1.4 熱力学の第一法則

第2章 熱力学の第二法則
2.1 準静的過程
2.2 第二法則のケルビンの定式化とカラテオドリの原理
2.3 エントロピー

第3章 ギブスの方程式
3.1 ギブス方程式の微分形
3.2 ギブス方程式の積分――ギブス‐デュエム方程式
3.3 熱力学ポテンシャルと交差関係

第4章 不可逆過程におけるエントロピー変化
4.1 断熱過程におけるエントロピー増大
4.2 断熱系の平衡条件
4.3 断熱不可逆過程におけるエントロピー増大の例
4.4 等温過程におけるエントロピー変化

第5章 等温平衡と化学熱力学
5.1 自由エネルギーに対する平衡条件
5.2 化学変化と平衡
5.3 力学化学系の考察
5.4 化学ポテンシャル

第6章 不可逆過程の熱力学における流れと力
6.1 流れの形式的な扱い
6.2 保存的および非保存的連続系
6.3 定常状態における流れ
6.4 熱力学的力の取扱い
6.5 流れが力に依存する一つの例:2成分溶液の単純な拡散

第7章 連続系におけるエントロピー生成
7.1 局所量に対するギブス方程式
7.2 局所エントロピー生成
7.3 電気化学系でのエントロピー生成
7.4 付録

第8章 流れと力とを関係づける現象論的方程式:オンサーガーの法則
8.1 はじめに
8.2 現象論的方程式
8.3 キュリー‐プリゴジンの原理
8.4 オンサーガーの法則
8.5 化学反応速度論と現象論的方程式:詳細釣合の原理とオンサーガーの法則との関係

第9章 等温拡散と沈降
9.1 一般的考察
9.2 2成分溶液
9.3 3成分溶液
9.4 遠心力場での沈降

第10章 非電解質の膜透過性:不連続系
10.1 不連続系への移行
10.2 流れと力
10.3 膜の性質
10.4 現象論的係数の摩擦論的解釈

第11章 電解質の含まれる連続系における輸送過程:イオンの伝導と拡散
11.1 電解質溶液の化学熱力学
11.2 電解質溶液の不可逆過程

第12章 不連続系の電気化学過程
12.1 散逸関数
12.2 界面動電現象
12.3 液間電位
12.4 透過係数の摩擦論的解釈
12.5 複合膜

第13章 温度勾配のある系
13.1 連続系の熱拡散
13.2 熱浸透現象
13.3 熱電現象

第14章 化学反応と拡散過程との関係
14.1 化学反応と定常状態での濃度勾配
14.2 化学反応を伴う拡散:担体系
14.3 能動輸送の現象論的記述

第15章 オンサーガーの法則の統計力学的導出
15.1 ゆらぎの理論
15.2 微視的可逆性の原理とオンサーガーの過程

第16章 定常状態:エントロピー生成極小の原理
16.1 エントロピー生成極小の原理
16.2 定常状態の安定性
16.3 最小散逸の下痢と生物学的過程

訳者補遺
A 第二法則の表現
B カラテオドリの原理
C 多成分系における力と流れ
D オンサーガーの相反関係
E 理想溶液の化学ポテンシャル
F 輸送現象の初等的取扱い

記号表
文献
訳者あとがき
索引


著訳者略歴

A・カチャルスキー
Aharon Katchalsky

1914-72。ポーランドに生まれる。ヘブライ大学卒業。ヘブライ大学物理化学教授、イスラエル科学アカデミー、国際生物物理学連合総裁等を歴任した。1972年5月30日テルアビブ空港でアラブゲリラに射殺された。

※ここに掲載する略歴は本書刊行時のものです。
ピーター・F・カラン
Peter Ferguson Curran

1931年アメリカに生まれる。1953年ハーバード大学卒業。エール大学生理学教授等を歴任。

※ここに掲載する略歴は本書刊行時のものです。
青野修
あおの・おさむ

1937年3月5日満州国に生まれる。1959年東京大学物理学科卒業。1964年東京大学理学博士。自治医科大学名誉教授。

※ここに掲載する略歴は本書刊行時のものです。
木原裕
きはら・ひろし

1944年10月19日満州国に生まれる。1967年東京大学物理学科卒業。1979年東京大学理学博士。現在、姫路日ノ本短期大学学長。

※ここに掲載する略歴は本書刊行時のものです。
大野宏毅
おおの・こうき

1945年5月14日北海道に生まれる。1968年東京大学基礎科学科卒業。1980年東京大学理学博士。産業医科大学名誉教授。

※ここに掲載する略歴は本書刊行時のものです。

この本の関連書


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生物物理学における非平衡の熱力学【新装版】

「生物物理学における非平衡の熱力学【新装版】」の書籍情報:

A5判 タテ210mm×ヨコ148mm/280頁
定価 6,048円(本体5,600円)
ISBN 978-4-622-08608-6 C3042
2017年4月10日発行

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