- 開講元
- 物理学系
- 担当教員名
- 大熊 哲
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火3-4(WL2-201(W621))
- クラス
- -
- 科目コード
- PHY.S209
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2023年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2023年3月20日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
熱力学は物質の状態や状態変化を理解するための基礎的学問である。本講義では，主に気体を対象として，熱力学の法則，エントロピー，自由エネルギー，平衡条件などの熱力学の基礎を講義する。
受講生は熱力学の法則やエントロピー，自由エネルギーなどの概念と，その数学的記述を修得し，これを基に熱力学現象を理解し，未知の熱力学問題を解明する能力を養う。
到達目標
本講義を履修することにより，以下の知識と能力を修得する。
1) 熱力学の法則を理解できる。
2) エントロピー，自由エネルギー，化学ポテンシャルなどの概念を理解できる。
3) 熱力学の数学的記述法を修得し，式が意味する物理を説明できる。
キーワード
内部エネルギー，熱力学第一法則，準静的過程，定積変化，定圧変化，等温変化，断熱変化，カルノーサイクル，熱力学第二法則，効率，熱力学温度，エントロピー，可逆と不可逆過程，平衡条件，自由エネルギー，マックスウェルの関係式，相平衡，化学ポテンシャル，空洞放射，ゴム弾性，磁性体
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
各講義の3/4は基礎的内容について，残る1/4は発展的応用的内容についての解説に充てる。講義内容の確実な理解と応用力を養うために，講義内容に関連した演習問題を演習で出題する。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 熱力学第一法則とカルノーサイクル | 熱力学第一法則を説明せよ。カルノーサイクルを説明せよ。 |
| 第2回 | 熱力学第二法則 | 熱力学第二法則を説明せよ。 |
| 第3回 | エントロピー | エントロピーを説明せよ。 |
| 第4回 | 平衡条件と自由エネルギー | 自由エネルギーを用いて平衡条件を説明せよ。 |
| 第5回 | 熱力学諸関数 | マックウェルの関係式を導け。 |
| 第6回 | 相平衡と化学ポテンシャル | 相平衡を化学ポテンシャルを用いて説明せよ。 |
| 第7回 | 熱力学の応用 | ゴム弾性と磁性体の性質を熱力学的に説明せよ。 |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
講義資料を配布する。
参考書、講義資料等
三宅 哲 "熱力学" 裳華房
原島 鮮 "熱力学" 培風館
など。講義中にも紹介する。
成績評価の基準及び方法
到達度をレポート課題、期末試験により評価する。
関連する科目
- PHY.S301 ： 統計力学(講義）
- PHY.S312 ： 統計力学II(講義）
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
履修の条件は設けない。
