統計力学   

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担当教員
武田 博明 
使用教室
金3-4(S7-201)  
単位数
講義:2  演習:0  実験:0
講義コード
5928
シラバス更新日
2008年10月1日
講義資料更新日
2008年10月1日
学期
後期  /  推奨学期:-

講義概要

I 膨大な数の原子・分子から材料が構成されているという微視的な観点に立ち,統計的な考え方を用いて,材料の熱力学的諸性質について解説する。
II 1. 熱力学の基礎 2. 熱平衡系の古典統計力学 3. 正準集団と大正準集団 4. 熱平衡系の量子統計力学 5. 理想フェルミ気体と理想ボース気体

講義の目的

物質の内部構造は考慮せずマクロな物理量を用い熱的な諸性質を取り扱った「熱力学」に対し,確率論的な手法を用い,微視的観点から物質の熱的性質を取り扱っているのが「統計力学」である.講義では熱力学の復習から始め,熱平衡状態を扱う熱統計力学について解説する.無機材料系の学生を対象に,将来研究において必要となる基礎的知識の習得を目的とする.

講義計画

1.イントロダクション,確率論入門
2.熱力学第一法則
3.熱力学第二法則,熱力学関数
4.気体分子運動論
5.古典統計力学の基礎①
6.古典統計力学の基礎②
7.固体の比熱,極性気体
8.カノニカル分布とグランドカノニカル分布
9.熱輻射、相互作用がないスピン系の磁化率
10.量子統計力学の基礎 .
11.理想フェルミ気体 .
12.半導体中の電子,トーマス-フェルミの遮蔽 .
13.理想ボース気体,デバイの比熱式 .
14.ボース-アインシュタイン凝縮、光子ガス

教科書・参考書等

教科書: 『熱統計力学』阿部龍蔵著,裳華房(購入すること)および配布資料


参考書等
参考書: 『統計力学入門』高橋康著,講談社サイエンティフィク
      『基礎演習シリーズ 熱統計力学』阿部龍蔵著,裳華房
      『大学演習 熱学・統計力学』久保亮五編,裳華房

関連科目・履修の条件等

1年次の化学第一,第二もしくはセラミック材料化学第一を履修していることが望ましい.

成績評価

講義中に行う演習を含む出席点(20%),期末試験(80%)で評価する.

担当教員の一言

体系としての統計力学の面白さに加え,熱物性,電子物性などを題材に,無機材料研究において統計力学がどのように有効であるかを伝えられるよう努めたい. 毎回教科書を15-20頁程度進め,演習問題を解くことにより理解を深める.

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