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 | ||
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設置学科 | 一般教育 | 学年 | 2年 |
担当者 | 大塚 隆巧 | 履修期 | 前期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜5 |
校舎 | 駿河台 | 時間割CD | T15A |
クラス | |||
履修系統図 | 履修系統図の確認 |
概要
学修到達目標 | 熱力学の基本法則を述べることができる.また,絶対温度は如何に定義されるのか,不可逆な過程はどのように判定されるのか,エントロピーとは何か,熱とは何か,という問題に答えられる. 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 |
「CST-VOICE」を利用して,オンデマンド形式の授業を行います.各回毎に「CST-VOICE」に添付された,オンデマンド用の授業資料をダウンロードして,熟読して自己学習して下さい.また,各回毎に用意された小テストにも解答し,小テストファイルを編集したもの,もしくは,スキャンしたものを,「CST-VOICE」に提出して下さい.提出された小テストは添削して直ぐに返却しますので,内容理解の確認の目安にして下さい.少しでも分からないところがあれば,資料に書いてあるメールアドレスに質問するか,小テストを「CST-VOICE」で提出の際に質問して下さい.質問や小テストの解答・解説は,次回以降の授業資料の中で行います. |
履修条件 | 高校で学習した「微分・積分」や,大学1年で学んだ「微分法」を復習しておいて下さい. |
授業計画
第1回 | 力学の復習・・・「内界と外界・エネルギー保存則」 [事前学習] 高校の時に使った物理学の教科書を復習しておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第1回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
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第2回 | 熱力学第0法則(その1)・・・「ブラウン運動・平衡状態」 [事前学習] 授業代替用の<第1回>の「内界と外界」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第2回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第3回 | 熱力学第0法則(その2)・・・「温度・外界からの作用」 [事前学習] 授業代替用の<第2回>の「平衡状態」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第3回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第4回 | 熱力学第1法則(その1)・・・「エネルギー保存則・熱」 [事前学習] 授業代替用の<第3回>の「温度」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第4回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第5回 | 熱力学第1法則(その2)・・・「過程とエネルギー保存則」 [事前学習] 授業代替用の<第4回>の「エネルギー保存則」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第5回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第6回 | いろいろな過程・・・「断熱過程・準静的過程・等温過程・不可逆な現象」 [事前学習] 授業代替用の<第5回>の「過程」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第6回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第7回 | 熱力学第2法則・・・「不可逆な過程」 [事前学習] 授業代替用の<第6回>の「いろいろな過程」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第7回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第8回 | カルノーサイクル(その1)・・・「カルノーサイクルの定義」 [事前学習] 授業代替用の<第7回>の「不可逆な過程」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第8回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第9回 | カルノーサイクル(その2)・・・「絶対温度の定義」 [事前学習] 授業代替用の<第8回>の「カルノーサイクル」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第9回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第10回 | カルノーサイクル(その3)・・・「カルノーサイクルの関係式」 [事前学習] 授業代替用の<第9回>の「絶対温度」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第10回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第11回 | 可逆・不可逆サイクルの判定条件 [事前学習] 授業代替用の<第8~10回>の「カルノーサイクル」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第11回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第12回 | エントロピー [事前学習] 授業代替用の<第11回>の「可逆・不可逆サイクルの判定条件」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第12回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第13回 | 可逆・不可逆過程の判定条件 [事前学習] 授業代替用の<第12回>の「エントロピー」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第13回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第14回 | 理想気体・・・「状態方程式・エントロピー・不可逆過程」 [事前学習] 授業代替用の<第13回>の「不可逆過程の判定条件」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第14回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
第15回 | 確率とエントロピー・・・「シャノンエントロピー・マクスウェル分布」 [事前学習] 授業代替用の<第14回>の「理想気体」の復習をして,自分が理解できたこと・分からないことを整理し,分からないことを質問できるようにしておくこと.(120分) [事後学習] 授業代替用の<第15回>の資料をよく読んで,自分が理解できたこと・分からないことを整理しておくこと.(120分) |
その他
教科書 |
教科書は特に指定しません.代わりに,簡単な講義ノートを配布します.オンデマンド形式における自習においては,各回毎に授業資料と小テストを配布します.
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参考書 |
朝永振一郎 『物理学とは何だろうか <上>・<下> [ISBN-13:978-4004200857,ISBN-13:978-4004200864]』 岩波新書 1979年
この新書の第II章,第III章を是非読んで下さい.授業ではどちらかと言うと,公理的に話をしますが,朝永先生のこの参考書を読んで,ゆっくりと帰納的(歴史的)な話を知ると,熱力学がとても面白くなると思います.
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成績評価の方法 及び基準 |
小テスト(全15回)の成績により評価します. |
質問への対応 | いつでも質問・議論は大歓迎です.「CST-VOICE」のコメント欄でも,メールでの質問でも構いません. |
研究室又は 連絡先 |
otsuka.takayoshi20@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー | |
学生への メッセージ |
学問を習得するには,楽しくなることが秘訣です.しかし,学習に際し,努力や忍耐なしでは,学問の楽しさはなかなか分かりません.皆さんが楽しくなるお手伝いをしますので,少しの努力や忍耐をお願いします. |