熱力学   Thermodynamics

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担当教員
武田 博明  宮内 雅浩 
使用教室
月3-4(南7-201)  
単位数
講義:2  演習:0  実験:0
講義コード
5910
シラバス更新日
2012年5月13日
講義資料更新日
2012年5月13日
学期
前期  /  推奨学期:3

講義概要

I セラミックス材料を志す学生にとっても,熱力学は最重要な基礎科目である。熱力学の思考体系を概説するとともに,実用的に大切で,興味深い応用例を紹介する。そして,なによりも,熱力学を苦手とする学生を減らすことを目標とする。
II 各回のテーマは,状態量,熱力概論,相転移,熱分解,状態図,理想溶体,正則溶体,中間テスト,エクセル,G-組成曲線,格子欠陥,表面エネルギー,エリンガム図,速度論へ,などである。

講義の目的

セラミックス材料を志す学生にとっても,熱力学は最重要な基礎科目である.熱力学の思考体系を概説するとともに,実用的に大切で,興味深い応用例を紹介する.そして,なによりも,熱力学を苦手とする学生を減らすことを目標とする.

講義計画

第一部 熱力学の立ち位置

第0回 熱力学とは
第1回 アトキンス復習
第2回 各種の相転移
第3回 熱分解と相転移
熱力学は分かりにくい.分かりにくいことを認めることから熱力学の勉強を始めなくてはならないだろう.講義のありかたに関して,担当教員も悩んでいる.下記の担当教員からの一言を読んでおいてほしい.
第二部 2成分系状態図

第4回 典型的状態図
第5回 理想溶体
第6回 正則溶体
第7回 いろいろな状態図
第8回 これまでのまとめ
材料工学の分野において熱力学の具体的な効用の第一番は状態図(相平衡図)である.例えば理想溶体に関して,ΔmixG = nRT(xAlnxA + xBlnxB) を暗記するにしても,苦しみながらの丸暗記にはしたくない.
第三部 熱力学の利用価値

第9回 鉄鋼
第10回 ジルコニア
第11回 耐火物
第12回 エリンガム図
第13回 速度論へ
第14回 物性論へ
熱力学の材料工学への応用は,実に広い範囲にわたっている.まず,実例として,鉄鋼とジルコニアをあげる.また,熱力学は平衡状態だけを対象にするといわれるが,材料工学においては,速度論や物性論にもその影響が大きい.

教科書・参考書等

参考書等
(参考書)『アトキンス物理化学 (上) 第6版』 (2類 1年次に化学第一と材料科学Aで使用)

関連科目・履修の条件等

無機材料工学科2年次の学生を対象とする.

成績評価

期末試験を行う.講義期間中にも,クイズ・レポートなどを行う.

担当教員の一言

食わず嫌いの熱力学に,親近感を持ってもらいたい.
30年余,熱力学あるいは化学熱力学に関する講義を多く担当してきた.
講義はその意図と骨格を明確にして始めるのが良い,と分かってはいる.
また,なによりも熱力学を苦手とする学生を減らす事を目標としている.
しかし,基礎教養の課程に於ける「熱力学」の2つの側面の間で揺れ動く.
第一に「熱力学の思考体系,熱力学的な考え方」と,
第二に「実用的に大切で,興味深い応用例」である.

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