講義のページ/熱力学/シラバス2020

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シラバス(2020年度) †

授業概要
熱力学は、熱、温度、エネルギー、物質の状態とその変化についての物理学です。例えば、気体を圧力一定の下で熱を加えると体積が増えます。こうした現象を物質が原子などで構成されていることを前提とせず、連続的に構成されると考えて考察します。熱力学を学ぶことは、引き続く統計力学の準備にもなります。物理学概論で学んだ力学や電磁気学とは異なり、観察される現象を基に、理論を組み立てるため、テキストの丁寧な読解が求められます。
目標
この講義では、上述の視点からのアプローチによって、熱やエネルギー、そして物質の状態についての性質について理解を深めることが目標です。
１）温度、熱、内部エネルギーなどの熱力学量の定義について述べることができる。
２）熱力学量の間の関係について述べることができる。
３）熱力学で用いられる論理展開について述べることができる。
４）身近な現象を熱力学的な観点から説明することができる。

授業計画

※ 2020年度秋学期の授業は、オンラインで行います。
※ ただし、期末試験は大学の教室で実施します。
第 1回(09/21) イントロダクション
第 2回(09/28) 熱力学の問題設定
第 3回(10/05) 平衡/温度/熱力学関数 
第 4回(10/12) 示強変数/示量変数
第 5回(10/19) 気体の分子運動論 
第 6回(10/26) 熱力学量と熱力学過程
第 7回(11/09) 熱力学第一法則
第 8回(11/16) 永久機関と熱力学第二法則
第 9回(11/23) カルノーサイクル
第10回(11/30) 絶対温度
第11回(12/07) エントロピーの定義と性質
第12回(12/14) 完全な熱力学関数/自由エネルギー
第13回(12/21) 相転移/クラウジウス-クラペイロンの式
第14回(01/18) 安定性
※ なお、進度は学生の理解度に応じて変更します。
※ 物理学概論を含め、学んだ内容の中に現れる用語の意味について簡単なテストを毎回のように行います。

時間外学修
この講義は、教科書に沿って行われます。各授業時間に対応する部分について、
教科書をよく読むことが求められます。
この講義には、多変数の関数の微積分を用います。力学の基礎的な知識も必要です。
これらの事項は講義の中でも補いますが、自主的な学習が必要です。本質的な理解のためには、自分自身で計算する必要があります。予習復習でテキストを
読んだり、ノートを整理するだけではなく、練習問題を解く練習を行うことは必須です。
そのため、予習復習が行われていることを、必要に応じてチェックします。
テキスト
・熱力学入門　佐々真一（著）
・この授業のための読本

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