머리말

제1장 통계 열역학의 기본 개념과 의미

 1.1 통계 열역학의 중요성 = 1

 1.2 평균 구하기 = 2

 1.3 모듬(Ensemble) = 4

 1.4 통계 열역학에서의 공리 = 5

 1.5 양자 상태, 미시 상태와 거시 상태 = 6

  1.5.1 미시 상태와 거시 상태의 예 = 6

  1.5.2 양자 상태와 겹침 = 10

 1.6 분포와 순열 조합 = 10

 1.7 겹침(Degeneracy) = 15

제2장 맥스웰-볼츠만 통계학

 2.1 모듬의 통계학 = 19

  2.1.1 분포와 경우의 수 = 19

  2.1.2 가장 큰 항 방법(Maximum Term Method)과 가장 확률이 큰 분포 = 24

 2.2 맥스웰-볼츠만 분포와 볼츠만 인자 = 28

제3장 모듬, 열역학 함수와 요동

 3.1 작은 정준 모듬(Microcanonical Ensemble) = 33

  3.1.1 볼츠만 엔트로피 식의 증명 = 34

  3.1.2 볼츠만 엔트로피 식의 양자 역학적 표현 = 40

  3.1.3 작은 정준 모듬의 열역학 = 40

 3.2 정준 모듬(Canonical Ensemble) = 42

 3.3 큰 정준 모듬(Grand Canonical Ensemble) = 49

  3.3.1 큰 정준 모듬의 기본 식 = 49

  3.3.2 그랜드 포텐셜과 고전 열역학 관계식 = 54

  3.3.3 큰 정준 모듬의 통계 열역학 관계식 = 55

 3.4 모듬들의 비교와 열역학적 동등성 = 59

  3.4.1 모듬들의 열역학적 동등성 = 59

  3.4.2 모듬의 비교 = 62

  3.4.3 여러 모듬을 이용한 현상의 해석 = 70

 3.5 요동(Fluetuation) = 73

  3.5.1 요동의 의미와 중요성 = 73

  3.5.2 에너지, 분자 수, 부피의 요동 = 74

  3.5.3 요동을 이용한 볼츠만 엔트로피 식의 유도 = 80

  3.5.4 파란 하늘과 퀘일리 산란 = 81

 3.6 열역학 제2법칙 = 82

제4장 독립된 입자로 이루어진 계의 통계 역학

 4.1 독립적이고 구별되는 분자들 또는 부분 계(Subsystem) = 91

 4.2 독립적이고 구별되지 않는 분자들 = 93

 4.3 독립적인 분자들의 에너지 분포 = 96

  4.3.1 구별되는 분자들의 에너지 = 96

  4.3.2 구별되지 않는 분자들의 에너지 = 102

 4.4 작고 독립적인 부분 계의 모듬 = 104

  4.4.1 통계 열역학적 성질 = 104

  4.4.2 독립적이고 구별되는 부분 계의 큰 정준 모듬 = 106

  4.4.3 독립적이고 구별되지 않는 부분 계 = 110

 4.5 분자의 분배 함수 = 114

  4.5.1 식으로의 표현 = 114

  4.5.2 분자 분배 함수 q의 의미 = 116

  4.5.3 분자 분배 함수 q의 이용 = 117

제5장 이상적인 분자 계: 이상 기체와 고체 결정

 5.1 단원자 분자 이상 기체 = 121

  5.1.1 상자 안의 입자 = 122

  5.1.2 단원자 분자의 정준 모듬과 에너지 준위 = 130

  5.1.3 열역학 함수들 = 142

  5.1.4 내부 자유도 = 154

  5.1.5 단원자 분자의 분배 함수와 열역학 함수 = 160

 5.2 두 원자 분자 이상 기체 = 162

  5.2.1 자유도의 독립성 = 162

  5.2.2 떨기(진동) 분배 함수 = 167

  5.2.3 회전 분배 함수 = 172

  5.2.4 같은 종류의 핵으로 이루어진 두 원자 분자의 회전 분배 함수 = 179

  5.2.5 두 원자 분자 기체의 열역학 함수들 = 186

 5.3 다원자 기체 = 189

  5.3.1 다원자 분자의 포텐셜 에너지 면 = 190

  5.3.2 다원자 분자의 떨기 운동 = 191

  5.3.3 다원자 분자의 회전 운동 = 197

  5.3.4 다원자 분자 기체의 열역학 함수들 = 206

  5.3.5 분자 안에서 방해받는 내부 회전 = 213

 5.4 고체 결정 = 218

  5.4.1 단원자 분자로 이루어진 고체 결정의 떨기 분배 함수 = 219

  5.4.2 고체 결정의 비열에 대한 아인슈타인 이론 = 224

  5.4.3 고체 결정의 비열에 대한 데바이 이론 = 229

 5.5 낮은 온도에서의 엔트로피와 열역학 제3법칙 = 241

  5.5.1 열량 엔트로피(Calorimetric Entropy) = 242

  5.5.2 빛띠(분광) 엔트로피(Spectroscopic Entropy) = 244

  5.5.3 열량 엔트로피와 빛띠 엔트로피의 비교 = 246

  5.5.4 열역학 제3법칙 = 250

제6장 이상 기체 혼합물에서의 화학 평형과 화학 반응 속도

 6.1 화학 평형의 조건 = 261

 6.2 화학 평형과 분배 함수 = 264

 6.3 화학 평형에서의 요동 = 270

 6.4 화학 평형의 계산 = 272

  6.4.1 원자의 이온화 = 272

  6.4.2 분자의 분해 반응 = 274

  6.4.3 동위원소 교환 반응 = 277

  6.4.4 다원자 분자의 반응 = 284

 6.5 열역학 표(Thermodynamic Table) = 290

 6.6 이상 기체 혼합물에서의 화학 반응 속도 = 300

  6.6.1 포텐셜 면(Potential Surface) = 300

  6.6.2 활성 복합체 이론(Activated Complex Theory) = 306

제7장 고전 통계 열역학

 7.1 양자 분배 함수와 고전 분배 함수 = 326

  7.1.1 상 공간과 고전 통계 역학에서의 모듬 = 327

  7.1.2 고전 분배 함수와 비례 상수 = 331

 7.2 고전 분배 함수의 일반적인 표현 = 336

  7.2.1 구별되는 분자들로 이루어진 이상적인 계 = 336

  7.2.2 구별되지 않은 분자로 이루어진 이상적인 계 = 338

  7.2.3 분자 사이에 서로 작용이 존재하는 실제 계 = 340

 7.3 맥스웰-볼츠만 (분자) 속도 분포 = 345

 7.4 에너지의 등분배 원리(Principle of Equipartition of Energy) = 351

제8장 이상적인 격자 모델

 8.1 들어가기 = 359

 8.2 흡착제 표면의 포텐셜 = 360

 8.3 이상 격자 기체 모델에 의한 랭뮈어 흡착 이론 = 365

  8.3.1 갇혀있는 흡착 분자 = 365

  8.3.2 이동하는 흡착 분자: 2차원 이상 기체 = 373

 8.4 독립적인 격자 위치 또는 부분 계의 큰 정준 분배 함수 = 379

  8.4.1 독립적인 격자 위치 쌍으로 이루어진 계 = 379

  8.4.2 BET 흡착식 = 380

  8.4.3 여러 종류의 흡착된 분자 = 383

 8.5 서로 작용하지 않는 자기 쌍극자 = 386

제9장 격자 통계학과 비이상적인 격자 모델

 9.1 들어가기 = 393

 9.2 격자 통계학과 열역학 함수 = 394

  9.2.1 강자성(Ferromagnetism)과 반자성(Antiferromagnetism) = 395

  9.2.2 격자 기체(Lattice Gas) = 402

  9.2.3 2성분 계 = 404

 9.3 일차원 격자 모델 = 407

  9.3.1 일차원 격자 기체 (흡착) = 408

  9.3.2 일차원 자성체 (강자성／반자성) = 419

 9.4 이차원 격자 모델 = 429

  9.4.1 이차원 격자 기체 = 429

  9.4.2 이차원 자성체 = 435

 9.5 어림 방법들 = 438

  9.5.1 평균 장 이론(Mean-Field Theory) = 438

  9.5.2 브래그-윌리엄스 이론(Bragg-Williams Theory) = 446

  9.5.3 준화학 어림 법(Quasi-Chemical Approximation) = 458

제10장 불완전 기체

 10.1 비리얼 상태 방정식 = 476

  10.1.1 비리얼 상태 방정식의 통계 역학적 해석 = 477

  10.1.2 비리얼 식과 열역학적 변수들 = 488

  10.1.3 고전 극한에서의 비리얼 계수 = 495

  10.1.4 서로 작용 포텐셜에 따른 제2비리얼 계수의 계산 = 507

  10.1.5 제3비리얼 계수의 계산 = 514

  10.1.6 고차 비리얼 계수의 계산 = 516

 10.2 반 데어 발스 이론 = 520

  10.2.1 반 데어 발스 상태 방정식과 열역학 포텐셜 = 520

  10.2.2 임계 거동 = 540

  10.2.3 반 데어 발스 유체의 증기압 = 548

  10.2.4 비리얼 계수 = 550

  10.2.5 2차원 반 데어 발스 상태 방정식 = 552

  10.2.6 일반화된 반 데어 발스 식 (건드린 딱딱한 공 모델) = 554

 10.3 다성분 불완전 기체 = 561

  10.3.1 비리얼 식 = 561

  10.3.2 불완전 기체 사이의 반응 = 565

 10.4 대응 상태의 원리(Principle of Corresponding States) = 568

  10.4.1 매개 변수 두 개로 표현되는 이론 = 569

  10.4.2 매개 변수 세 개로 표현되는 이론 = 584

  10.4.3 대응 상태 원리와 비리얼 계수 = 590

  10.4.4 혼합물에서의 대응 상태 원리 = 596

제11장 액체 이론

 11.1 작은 방 이론(Cell Theory) = 611

  11.1.1 기본적인 수식 = 611

  11.1.2 LJD 이론 = 615

  11.1.3 작은 방 이론에 의한 열역학적 성질 = 618

 11.2 분포 함수를 이용한 방법 = 620

  11.2.1 비리얼 식과 액체 = 620

  11.2.2 방사 방향 상관(분포) 함수(Radial Correlation [Distribution] Function) = 623

  11.2.3 방사 방향 분포 함수 g(r)과 열역학 함수와의 관계 = 642

  11.2.4 짝 상관(분포) 함수(Pair Correlation Function)의 계산 = 666

  11.2.5 직접 상관 함수와 이의 계산 = 676

  11.2.6 적분 방정식과 실험 자료와의 비교 = 690

  11.2.7 시간에 의존하는 상관(분포) 함수 = 699

 11.3 건드림 이론(Perturbation Theory) = 701

  11.3.1 건드림 이론의 배경 = 701

  11.3.2 통계 역학적 건드림 이론 = 703

  11.3.3 건드림 이론을 이용한 반 데어 발스 식의 유도 = 707

  11.3.4 액체에 대한 건드림 이론들 = 710

제12장 용액 이론

 12.1 묽은 용액 = 732

  12.1.1 맥밀란-마이어 용액 이론 = 732

  12.1.2 정압 용액 이론 = 761

 12.2 전해질 용액 = 774

  12.2.1 데바이-휘켈 이론 = 775

  12.2.2 전해질 용액에 대한 커크우드의 이론 = 798

  12.2.3 전해질 용액의 성질 = 801

  12.2.4 전기를 띈 입자의 정전기 자유 에너지 = 806

 12.3 정규 용액 이론 = 816

  12.3.1 정규 용액 이론의 기본 식과 열역학 포텐셜 = 817

  12.3.2 힐데브란트-스캐차아드 이론 = 840

 12.4 준화학 이론에 의한 용액 = 849

제13장 계면의 통계 열역학

 13.1 면에서 방해받는 병진 운동 = 866

 13.2 흡착 표면 가까이에 있는 불완전 기체 = 870

 13.3 분포 함수 g(r)과 계면 장력 = 873

 13.4 계면 장력에 대한 반 데어 발스 이론 = 880

 13.5 작은 방 이론에 의한 계면 장력의 온도 의존성 = 889

  13.5.1 에오트보스(E?v?) 식과 카타야마 식 = 889

  13.5.2 에오트보스 식의 통계 열역학적 근거 = 891

  13.5.3 카타야마 식의 수정 = 898

  13.5.4 실험식, 작은 방 이론에 의한 식과 임계 축척 이론식의 비교 = 900

 13.6 마이셀화의 통계 열역학 = 901

  13.6.1 마이셀(Micelle)과 임계 마이셀 농도(Critical Micelle Concentration) = 901

  13.6.2 이온성 마이셀의 정전기적 자유 에너지 = 905

  13.6.3 마이셀 계의 통계 역학적 모델 = 906

제14장 고분자 계의 통계 열역학

 14.1 선형 고분자 사슬의 탄성과 사슬에의 흡착 = 933

 14.2 회전하는 고분자 사슬의 통계학 = 939

  14.2.1 자유롭게 회전하도록 연결된 고분자 사슬 = 940

  14.2.2 고분자 사슬의 가우스 확률 분포 = 953

 14.3 고무 탄성 = 960

  14.3.1 일반적인 고찰 = 960

  14.3.2 월의 이론 = 964

 14.4 플로리-허긴스 이론 = 968

 14.5 팽윤(Swelling) 현상 = 983

  14.5.1 고분자 젤 = 983

  14.5.2 고분자 전해질 젤 = 989

 14.6 묽은 고분자 용액 = 995

  14.6.1 매우 묽은 고분자 용액 = 995

  14.6.2 묽은 고분자 용액의 제2비리얼 계수 = 999

  14.6.3 플로리-허긴스 이론에 따른 묽은 고분자 용액 = 1003

제15장 양자 통계학

 15.1 맥스웰-볼츠만 통계학 = 1012

 15.2 양자 통계학(Quantum Statistics)의 본질 = 1018

 15.3 양자 통계학과 열역학 함수 = 1028

  15.3.1 훼르미-디락 통계학 = 1028

  15.3.2 보오즈-아인슈타인 통계학 = 1031

  15.3.3 양자 통계학에 의한 열역학 함수들 = 1034

 15.4 이상적인 계에 대한 양자 통계학의 응용 = 1036

  15.4.1 이상적인 훼르미-디락 기체: 금속의 전자 = 1036

  15.4.2 이상적인 보오즈-아인슈타인 기체: 헬륨 = 1045

  15.4.3 흑체 복사: 광량자 기체(Photon Gas) = 1058

 15.5 분자 서로 작용을 고려한 양자 통계학 = 1076

 15.6 고전 통계학에 필요한 h"과 N! = 1082

 15.7 양자 유체의 자유 부피 이론 = 1085

찾아보기 = 1093