2019年度 統計力学(地惑)   Statistical Mechanics (EPS course)

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開講元
地球惑星科学系
担当教員名
佐藤 文衛  細谷 暁夫  中本 泰史 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
月5-8(I2-318, Ishikawadai Bldg. 2, 318 room)  木5-8(I2-318, Ishikawadai Bldg. 2, 318 room)  
クラス
-
科目コード
EPS.B332
単位数
4
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

初学者向けに,統計力学の基本的な考え方の理解をまず最初に目指す。熱力学の復習からはじめ、古典的な気体分子運動論,確率分布の考え方を導入し,統計集合を理解する。その後,標準的な小正準集合,正準集合,大正準集合を学び,最後にいくつかの典型的な応用例を紹介する。授業1回あたり講義2時限、演習2時限を行う。

到達目標

【到達目標】
地球惑星科学の勉強や研究において有用となる,地球惑星科学関連知識としての統計力学を修得することを目標とする。

キーワード

熱力学、気体分子運動論,確率分布,小正準集合,正準集合,大正準集合、エントロピ−、自由エネルギ−、分配関数

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

授業の始めに前回のまとめを行い、途中で簡単な宿題を出して理解の助けにする。最後に全体のまとめを行ってから期末試験を行う。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 熱力学の復習(1) 第1法則、熱とは何か、
第2回 熱力学の復習(2) カルノーの定理、エントロピ−
第3回 気体分子運動論 マクスウェル分布、ベルヌイの式
第4回 熱力学と統計力学の関係 マクロとミクロの物理
第5回 ミクロカノニカル統計 等重率、ボルツマン公式、理想気体の例
第6回 カノニカル統計(1) ミクロカノニカル統計からの導出、自由エネルギ−
第7回 カノニカル統計(2) 分配関数、ボルツマン統計
第8回 カノニカル統計(3) 例題:自由粒子、調和振動子
第9回 大カノニカル統計 ギブスの自由エネルギ−、化学ポテンシャル
第10回 量子統計(1) ボース統計、ボース凝縮
第11回 量子統計(2) フェルミ統計、フェルミ縮退
第12回 統計力学の宇宙物理への応用(1) 白色矮星、中性子星、チャンドラセカール限界
第13回 統計力学の宇宙物理への応用(2) 初期宇宙における元素合成
第14回 統計力学の総復習 総復習
第15回 統計力学の要 これだけは覚えていて欲しいこと、まだ分かっていないこと

教科書

特になし

参考書、講義資料等

・「熱力学I」,田崎晴明、培風館
・「熱学・統計力学」,久保亮五,裳華房

成績評価の基準及び方法

講義で課される宿題のレポートと期末試験の成績, 及び演習課題への取り組みと小テストの成績に基づいて評価する。

関連する科目

  • EPS.B202 : 熱力学(地惑)
  • EPS.B331 : 量子力学(地惑)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

なし

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