2019年度 相平衡の熱力学   Thermodynamics for Phase Equilibria

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開講元
材料コース
担当教員名
梶原 正憲  曽根 正人 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月3-4(J234)  木3-4(J234)  
クラス
-
科目コード
MAT.M409
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

 材料学を理解するための最も重要な基礎学問は,熱力学である。本講義では,解析的な取扱いの容易な合金材料の相平衡に着目し,材料熱力学の基礎について分かり易く説明する。すなわち,熱力学の基本原理である「第一法則」および「第二法則」の意味について詳細に説明し,「内部エネルギーの最小則」および「エントロピーの最大則」として知られる熱力学的安定条件を導出する。
 この熱力学的安定条件を用いると,材料の平衡状態は単一の基本関係式により完全に記述できる。この結論に基づき,平衡状態図を計算する方法等を紹介する。

到達目標

・熱力学の基本法則を理解する。
・種々の基本関係式に対し,独立変数と共役変数の関係を理解する。
・所与の独立変数の組合わせに対する平衡状態を理解する。

キーワード

第一法則,第二法則,内部エネルギー,エントロピー,基本関係式,平衡状態,ルジャンドル変換,マクスウェルの関係式,ヤコビの変換法,ギブスの相律,正則溶体

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

配布資料を元に,毎回の課題が講述される。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 第一法則と第二法則 熱力学の第一法則および第二法則の概念について理解する。
第2回 内部エネルギーとエントロピー 内部エネルギーとエントロピーの概念について理解する。
第3回 基本関係式と共役変数 基本関係式の独立変数と共役変数について理解する。
第4回 多成分系の基本関係式 多成分系の基本関係式について理解する。
第5回 平衡状態の評価 平衡状態の概念について理解する。
第6回 ルジャンドル変換 種々の基本関係式に対するルジャンドル変換について理解する。
第7回 マクスウェルの関係式 マクスウェルの関係式の導出法や活用法について理解する。
第8回 ヤコビの変換法 ヤコビの変換法を熱力学へ応用する手法について理解する。
第9回 種々の基本関係式に対する極値原理 種々の基本関係式に対する極値原理について理解する。
第10回 平衡条件と可逆仕事 平衡条件と可逆仕事について理解する。
第11回 多成分系の相平衡 多成分系の相平衡について理解する。
第12回 ギブスの相律 ギブスの相律の概念や応用について理解する。
第13回 平衡状態図の熱力学的計算法 平衡状態図の熱力学的計算法について理解する。
第14回 正則溶体 正則溶体について理解する。
第15回 析出反応の駆動力 析出反応の駆動力を熱力学的に導出する手法について理解する。

教科書

配布資料を教科書とする。

参考書、講義資料等

配布資料を教科書とするが,参考書は特段指定しない。

成績評価の基準及び方法

演習,中間試験および期末試験の総合得点により評価する。その際,100点満点の総合得点が60点以上を合格とする。

関連する科目

  • MAT.A204 : 材料熱力学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特に無し

その他

特に無し

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