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。
・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。
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
✔ 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) |
配布資料を元に,毎回の課題が講述される。
授業計画 | 課題 | |
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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 | 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9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10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11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12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13回 | 正則溶体 | 正則溶体について理解する。 |
第14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。 |
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。
配布資料を教科書とする。
配布資料を教科書とするが,参考書は特段指定しない。
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。
特に無し
特に無し