2022年 理工学部 シラバス - 教養教育・外国語・保健体育・共通基礎
設置情報
| 科目名 |
熱とエントロピーの物理学
熱現象の物理入門
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| 設置学科 | 一般教育 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 鈴木 徳一 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜6 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | S46D |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 物質は膨大な個数の原子、分子から成り立っている。個々の粒子の運動は複雑であるが、統計的観点からみると、非常にシンプルな巨視的法則が存在する。これが熱力学と呼ばれる物理法則体系である。本講座では、この理工系物理学の基礎のひとつである、熱力学の習得を目標とする。 本授業科目はDP1・3及びCP1・3に該当しています。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
「オンデマンド型授業」 理論の数学的側面と物理的側面のバランスをとりながら、この分野への入門となるよう留意して講義を進める。適宜、演習を行い、深い理解に到達できるようにする。 メディアを利用して実施する。 |
| 履修条件 | 共通基礎選択。微分積分学、力と運動の物理学I、物理学Iを履修していることが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | 熱学史 【事前学習】第１回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第１回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
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| 第2回 | 熱と温度 【事前学習】第2回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第2回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第3回 | 熱平衡状態、準静的変化 【事前学習】第3回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第3回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第4回 | 熱平衡と分子運動 【事前学習】第4回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第4回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第5回 | 熱力学第一法則 【事前学習】第5回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第5回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第6回 | 理想気体 【事前学習】第6回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第6回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第7回 | 熱力学第一法則の応用 【事前学習】第7回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第7回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第8回 | 熱効率とカルノーサイクル 【事前学習】第8回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第8回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第9回 | 熱力学第二法則 【事前学習】第9回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第9回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第10回 | エントロピー(1)：クラウジウスの関係式とエントロピーの定義 【事前学習】第10回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第10回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第11回 | エントロピー(2)：エントロピー増大の法則 【事前学習】第11回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第11回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第12回 | 熱力学の応用例 【事前学習】第12回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第12回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第13回 | 熱力学関数：熱力学の解析化（内部エネルギー、エンタルピー、ヘルムホルツの自由エネルギー、ギブスの自由エネルギー、とルジャンドル変換） 【事前学習】第13回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第13回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第14回 | ※【理解度確認課題】を課す。提出締め切りが通常と異なるので注意。 統計力学への簡単な入門(1)：熱力学と統計力学 【事前学習】第14回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第13回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
| 第15回 | 統計力学への簡単な入門(2)：マックスウェル－ボルツマン分布 【事前学習】第15回目の内容について、参考書を用いて予習しておくこと。（６０分） 【事後学習】課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて、第14回目の内容について復習しておくこと。（１８０分） |
その他
| 教科書 |
指定しない。適宜資料を配布。
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| 参考書 |
戸田盛和 『熱・統計力学』 物理入門コース 岩波書店
エンリコ・フェルミ 『フェルミ熱力学』 三省堂 1973年
朝永振一郎 『物理学とは何だろうか 上、 下』 岩波書店
原島 鮮 『熱学演習―熱力学』 基礎物理学選書 (18) 裳華房
原島鮮 『熱力学・統計力学』 培風館
砂川重信 『熱・統計力学の考え方』 物理の考え方 岩波書店
藤原邦男 『熱学入門』 東京大学出版会
菊川芳夫 『熱力学』 講談社
松下 貢 『物理学講義 熱力学』 裳華房
三宅哲 『熱力学』 裳華房
押田 勇雄、 藤城 敏 『熱力学』 基礎物理学選書 裳華房
妹尾学 『熱力学』 サイエンス社
国友正和 『基礎 熱力学』 共立出版
テル・ハール、ヴェルゲランド 『基礎熱力学』 岩波書店
リチャード・ファインマン 『ファインマン物理学（光、熱、波動）』 岩波書店
松平升、大槻義彦、和田正信 『理工教養 物理学I,II』 培風館
ランダウ、アヒエゼール、リフシッツ 『物理学ー力学から物性論までー』 岩波書店
Sadi.Carnot (広重徹 訳) 『カルノー・熱機関の研究』 みすず書房
マックス・ボルン 『原因と偶然の自然哲学』 みすず書房
山本義隆 『熱学思想の史的展開 1~3』 筑摩書房
ハイゼンベルグ 『量子論の物理的基礎』 みすず書房
和達三樹 『物理のための数学』 物理入門コース 岩波書店
安達忠次 『ベクトル解析』 培風館
ジョージ.ブラウン・アルフケン, ハンス.J・ウェーバー他 『基礎物理数学1~4』 講談社
マージナウ・マーフィー 『物理と化学のための 数学I,II（改訂版）』 共立出版
他の参考書については授業中に指示する。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
平常点による。 通常の授業(web講義)への取り組みかた： １．学習意欲 ２．"毎回" のレポート課題（計１５回）の提出状況と内容 ３．【理解度確認レポート課題】（後期中、１回～２回。２週前にはアナウンスします。通常と締め切りが異なるので注意！）の提出状況と内容 を “重視” する。 |
| 質問への対応 | オフィスアワー：水曜日 午後０時１５分～午後１時１５分（１号館 ２階 122B室）。 その他、おもに、月、水曜日に質問を受け付けます。 質問用メールアドレスは、CST-VOICE (LMS-V1Classroom)にてお知らせします。 |
| 研究室又は 連絡先 |
1号館・2階・122B研究室 |
| オフィスアワー |
水曜 船橋 12:15 ～ 13:15
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| 学生への メッセージ |
毎回web授業を視聴し、必ずノートをとる。 "毎回" のレポート課題（計１５回）と、【理解度確認レポート課題】を必ず提出すること。 レポート提出後も（課題、講義ノート、参考書、講義動画を用いて）復習をするように。 |