- 開講元
- 応用化学系
- 担当教員名
- 中嶋 健
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火7-8(H135)
- クラス
- -
- 科目コード
- CAP.P202
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2016年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2016年4月27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
本講義では、材料科学の基盤である統計力学について学びます。統計力学は原子や分子などの微視的な系の振る舞いが、集団として巨視的に観察された場合にどのような法則として映し出されるのかということをテーマとしています。高分子は一本鎖そのものが分子集合体ですので、その物性理解には統計力学的視点が必須です。標準的な統計力学の基礎を学びながら自然と高分子物理学の基盤知識を修得することを目的とします。
本講義の履修により、材料科学の基盤である統計力学の基礎について理解するとともに、得られた知識がどのように高分子物理学に活用されるのかを橋渡しすることを目指します。
到達目標
本講義を履修することによって次の能力を習得する。
1) 小正準・正準・大正準集合、分配関数といった統計力学の基礎概念について説明できる。
2) 授業の各回で課される演習問題によって、上記の概念についての具体的な問題を解くことができる。
3) 高分子の統計力学的取扱いについての基礎的知識を説明できる。
キーワード
小正準集合、正準集合、大正準集合、分配関数、エントロピー、自由エネルギー、ゴム弾性、高分子混合系、非平衡統計力学
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
講義内容は、板書と液晶プロジェクターを利用したスライドを並行して利用して、講義形式で行います。講義の後半で、その日の講義内容に関する演習問題に取り組んでもらいます。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 数学的準備（確率・統計の基礎） | 統計力学を学ぶために必要な、確率論などの数学的準備を行います。 |
| 第2回 | 小正準集合とエントロピー | 小正準集合の方法について学び、エントロピーの統計力学的意味を理解します。 |
| 第3回 | 正準集合と自由エネルギー | 正準集合の方法について学び、分配関数や自由エネルギーといったキーワードについて理解します。 |
| 第4回 | 大正準集合 | 大正準集合の方法について学び、熱力学的諸量との関係について理解します。 |
| 第5回 | 高分子系への応用１ | 高分子一本鎖の統計力学やゴム弾性について理解を深めます。 |
| 第6回 | 高分子系への応用２ | 高分子混合系の統計力学的取扱いについて学びます。 |
| 第7回 | 非平衡統計力学への誘い１ | 非平衡統計力学について簡単な導入を行います。 |
| 第8回 | 非平衡統計力学への誘い２ | 拡散現象を例に非平衡統計力学の実際を垣間見ます。 |
教科書
アトキンス「物理化学（下）第８版」東京化学同人（2009）
参考書、講義資料等
必要に応じて講義の中で紹介する。
成績評価の基準及び方法
期末試験による。演習問題を課題として、その成績を参考にする場合もある。
関連する科目
- CAP.P201 ： 高分子科学
- CAP.P221 ： 高分子物理第一（溶液物性）
- CAP.P222 ： 高分子物理第二（固体構造）
- CAP.P321 ： 高分子物理第三（レオロジー）
- CAP.P322 ： 高分子物理第四（応用物性）
- CAP.P521 ： 高分子物理学特論
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が、初等的な熱力学の知識をもっていることが望ましい
連絡先（メール、電話番号） ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
knakaji[at]polymer.titech.ac.jp
オフィスアワー
メールで事前予約すること
