- 担当教員
- 田中 秀数
- 使用教室
- 水3-4(W521)
- 単位数
- 講義：2 演習：0 実験：0
- 講義コード
- 1562
- シラバス更新日
- 2014年5月12日
- 講義資料更新日
- 2014年3月18日
- 学期
- 前期 / 推奨学期：1
講義概要
熱力学と振動・波動の基礎を講義する。扱う内容は以下の講義計画に示す。
講義の目的
熱力学と振動・波動は自然を理解するための重要な学問である。また，専門コースでの理学，工学，生命科学を学ぶ上での必須の基礎学問である。本講義は熱力学と振動・波動の法則とその数学的扱いを修得し，これを基に実際に起こる熱力学現象と振動・波動現象を理解することを目的とする。
講義計画
熱力学
(1) 内部エネルギー
• 理想気体の内部エネルギー。
(2) 熱力学第1 法則
• 定積変化，定圧変化，等温変化，断熱変化。
(3) カルノーサイクル
• カルノーサイクルと効率。
(4) 熱力学第2 法則
• クラウジウスの原理とトムソンの原理
• 一般の熱機関と効率
• 熱力学的温度の定義
(5) エントロピー
• クラウジウスの不等式とエントロピーの導入
• エントロピーと不可逆性
(6) 平衡条件と自由エネルギー
• ヘルムホルツの自由エネルギー，ギブスの自由エネルギー，エンタルピー
(7) 熱力学の諸関数
• マックスウェルの関係式
(8) 相平衡と化学ポテンシャル
• クラウジウス− クラペーロンの式
振動・波動
(1) 単振動
• 単振動の方程式，単振り子，電気振動，単振動のエネルギー
(2) 減衰振動と強制振動
• 減衰振動，過制動，臨界制動
• 強制振動と共振
(3) 弾性体
• 応力と歪み，弾性率
(4) 波動と波動方程式
• 様々な波動
• 波動方程式
• 正弦波
(5) 波動の速さ
• 弦の横振動，弾性波，液体や気体中の縦波(音波)，水波，電磁波などの速さ
(6) 波動のエネルギー
• 力学的波動と電磁波のエネルギー
(7) 波動の性質
• 重ね合わせの原理
• 位相速度と群速度
• ホイヘンスの原理
• 回折と干渉，反射と屈折
(8) 光の回折
• 単スリットによる回折
• 回折格子
• 矩形の孔による回折
(9) 定常波と固有振動
• 定常波，固有振動，連成振動
教科書・参考書等
プリントを配布する。
関連科目・履修の条件等
特に無し。
成績評価
中間・期末試験による。
担当教員の一言
積極的に授業に参加し，質問することを奨励します。
