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熱物理学は、熱力学、統計力学、気体運動論を統合した研究です。この包括的な分野は通常、物理学の学生向けに設計されており、熱に関連する 3 つの主要分野それぞれへの一般的な入門を提供する機能があります。しかし、他の著者は、熱物理学を熱力学と統計力学のみの総和として大まかに定義しています。[ 1 ] 熱物理学は、多数の原子を持つシステムの研究と見なすことができます。それは熱力学と統計力学を統合します。
熱力学とは、一般的に言えば、エネルギーの観点から物理系の統計的性質を研究する学問である。熱と温度の基本原理から出発し、熱力学は、与えられた巨視的状態に対応する微視的状態の数という観点から、熱力学第一法則と熱力学第二法則を統計的に分析する。さらに、エントロピーの概念は量子論を通して研究される。
熱力学における中心的なテーマの一つは、正準確率分布である。光子とフォノンの電磁気的性質を研究することで、電磁場と結晶格子の振動には多くの共通点があることが示される。量子論を取り入れれば、波動は両者の基礎となる。
熱力学で研究されるその他のトピックには、化学ポテンシャル、理想気体の量子性（フェルミオンとボソンの観点から） 、ボーズ・アインシュタイン凝縮、ギブズ自由エネルギー、ヘルムホルツ自由エネルギー、化学平衡、相平衡、等分配定理、絶対零度におけるエントロピー、平均自由行程、粘性、伝導などの輸送過程が含まれます。[ 2 ]