2023年 理工学部 シラバス - 物質応用化学科
設置情報
科目名 | 熱とエントロピーの物理学 | ||
---|---|---|---|
設置学科 | 物質応用化学科 | 学年 | 1年 |
担当者 | 伴 周一 | 履修期 | 後期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜3・4 |
校舎 | 船橋 | 時間割CD | L13C |
クラス | B |
概要
学修到達目標 | 我々が日常生活の中に存在する物質は多数の原子・分子で構成され個々は複雑な運動をしている。しかし統計的観点からみると、非常にシンプルな巨視的(マクロ)法則が存在する。このようなマクロな現象とミクロの世界を結びつけるのが熱力学であり統計力学である。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。また熱力学の基本的な計算ができるようになる。 本授業科目はDP1・3及びCP1・3に該当しています。 |
---|---|
授業形態及び 授業方法 |
対面授業による講義形式 高校で物理を履修しなかった学生にも配慮し、いきなり一般論を展開することは避け、なるべく簡単な例から出発し、徐々に一般的な場合に進む方法で講義を行う。また具体的熱現象と対比しながら、適宜演習を行い、講義とあわせて深い理解に到達することを目標とする。 |
履修条件 | 選択科目 基礎教育科目・基礎科学分野・物理学系 物質応用化学科学生の受講が前提のため、基本事項から説明する。ただし事前に教科書を必ず一読し内容をまとめる。授業時において内容が初見にならないようにする。 エネルギーを取り扱うことから力と運動の物理学Iを受講することが望ましい。 |
授業計画
第1回 | 学修リテラシー (第1週-1) 熱力学の基礎のきそ(1) 熱力学の目的と役割・平衡状態と定常状態・系と周囲 熱平衡・熱伝導率・断熱の考え方について ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第1回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第1回目の内容について復習する。(120分) |
---|---|
第2回 | (第1週-2) 熱力学の基礎のきそ(2) 物質とエネルギー・不可逆と可逆 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第2回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第2回目の内容について復習する。(120分) |
第3回 | (第2週-1)気体を知る(1) 集合体の状態(ボイルシャルルの法則、理想気体、実在気体、全圧、分圧) ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第3回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第3回目の内容について復習する。(120分) |
第4回 | (第2週-2)気体を知る(2) 分子の状態(分子の運動と圧力、絶対温度、平均自由行路) ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第4回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第4回目の内容について復習する。(120分) |
第5回 | (第3週-1)内部エネルギーを知る(1) 熱力学第一法則・熱容量(分子運動の自由度と運動エネルギー、気体のモル熱容量) ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第5回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第5回目の内容について復習する。(120分) |
第6回 | (第3週-2)内部エネルギーを知る(2) 熱容量(固体のモル熱容量)・潜熱(分子間相互作用エネルギー・分子間力と蒸発熱) ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第6回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第6回目の内容について復習する。(120分) |
第7回 | (第4週-1)総合演習1・解説 第1回から第6回までの内容について総合演習1を実施 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第1~6回の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(180分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第9回目の内容について復習する。(60分) |
第8回 | (第4週-2)熱機関を知る(1) 準静的過程・等温変化と断熱変化 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第7回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第7回目の内容について復習する。(120分) |
第9回 | (第5週-1)熱機関を知る(2) 循環過程 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第8回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第8回目の内容について復習する。(120分) |
第10回 | (第5週-2)エンタルピーを知る エンタルピーの定義・物理過程のエンタルピー変化 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第10回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第10回目の内容について復習する。(120分) |
第11回 | (第6週-1)エントロピーを知る(1) 熱力学第二法則・エントロピーの定義 【事前学習】第11回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第11回目の内容について復習する。(120分) |
第12回 | (第6週-2)エントロピーを知る(2) 不可逆過程と可逆変化1 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第12回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第12回目の内容について復習する。(120分) |
第13回 | (第7週-1)エントロピーを知る(3) 不可逆過程と可逆変化2 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第13回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第13回目の内容について復習する。(120分) |
第14回 | (第7週-2)自由エネルギーを知る 自由エネルギー・熱力学の基本関係式 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第14回目の内容について、教科書や参考書を用いて予習する。(120分) 【事後学習】資料・データ、講義ノート、教科書や参考書を用いて、第14回目の内容について復習してする。(120分) |
第15回 | (第8週-1)総合演習2・解説 ●電子書籍を含む図書館の関連書籍等を有効に活用する。 【事前学習】第1回目から第14回目の内容の学習(200分) 【事後学習】総合演習2についての振り返りと復習(40分) |
その他
教科書 |
相良紘 『はじめて学ぶ化学工学のための熱力学』 日刊工業新聞社 2012年
基本事項から生じる現象までを途中経過を含めて丁寧に解説している。物理の学習経験の少ない(ほとんど無い)学生が入門から学ぶ上でとてもわかりやすい教科書である。あくまで熱力学の教科書ではあるが、物質応用化学科の学生向けで将来利用しやすい書籍である。ISBN978-4526068188
|
---|---|
参考書 |
小山敏行 『熱力学きほんの「き」』 やさしい問題から解いてだんだんちからをつけよう 森北出版株式会社 2010年 第1版
馬場敬之・高杉豊 『熱力学』 キャンパス・ゼミ マセマ 2008年 第1版
木暮陽三 『なっとくする演習・熱力学』 なっとくシリーズ 講談社 1997年 第1版
菊川芳夫 『熱力学』 講談社基礎物理学シリーズ 講談社 2010年 第1版
図書館のその他関連図書を有効かつ積極的に活用する。
|
成績評価の方法 及び基準 |
平常点による(総合演習1・2合計で55%程度、各課題レポート等授業への取り組み方45%程度) |
質問への対応 | 授業中・授業後随時 オフィスアワー:月曜日16:45-17:50船橋キャンパス1号館111B室または授業教室 mailで連絡してください。ban.shuichi@nihon-u.ac.jp |
研究室又は 連絡先 |
〒274-8501千葉県船橋市習志野台7-24-1日本大学理工学部一般物理1号館111B室 ban.shuichi@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー |
月曜 船橋 16:45 ~ 17:50 1号館1階111B室(伴)
|
学生への メッセージ |
●教科書・ノート・関数電卓をず持って望むこと。スマートフォン・パソコンも併せて使用する。 ●課題内容によって着席位置指定のため学科・学生番号を教室内に掲示することがあります。 ●可能な限りパワーアップセンター個別指導を積極的に活用して授業に備える。 ●本科目は隔週・2時限連続(3,4限)で実施する。基礎物理学実験と交互に実施するため両方とも受講可能であり,可能な限り両方とも受講することを推奨する。 |