2023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 |
対面式授業で,授業は板書で行います.板書形式で行うのは,自分の手で図や式をノートに書いて学習する態度を身に付けてもらうためです.必ずノートを持参して授業を受けて下さい.理解の確認のための小テストは,「CST-VOICE」などを利用して行います.授業や小テストなどで少しでも分からないところがあれば,メールや「CST-VOICE」などを利用して質問して下さい.質問や小テストの解答・解説は,授業時間の中で行います. |
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] 授業ノートの「力学の復習」を読んで,自分が分からないところ・理解出来ないところを整理しておくこと.(120分) [事後学習] 講義ノートの「はじめに」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・・・「平衡状態・熱の移動・温度」 [事前学習] 授業ノートの「熱力学第0法則」を読んで,自分が分からないところ・理解出来ないところを整理しておくこと.(120分) [事後学習] 講義ノートの第1章の熱力学第0法則をよく読んで,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.また余裕があれば,実数の性質である順序について調べてみること.(120分) |
第3回 | 熱力学第1法則(その1)・・・「エネルギー保存則・熱」 [事前学習] 授業ノートにある「平衡状態」,「熱力学第1法則」を読んで,自分が分からないところ・理解出来ないところを整理しておくこと.(120分) [事後学習] 授業ノートの該当箇所を復習して,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2)・・・「過程とエネルギー保存則」 [事前学習] 授業ノートにある「熱力学第1法則」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] 講義ノートの第2章をよく読んで,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 | 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] 授業ノートの「いろいろな過程」の説明した箇所を読んで,自分が分からないところ・理解出来ないところを整理しておくこと.(120分) [事後学習] 授業ノートの該当箇所をもう一度よく読んで,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 | 熱力学第2法則・・・「クラウジウスの原理・トムソンの原理」 [事前学習] 授業ノートの「不可逆な現象」をよく読んで,不可逆な現象の定義や例を自分で言えるかどうかを確認しておく.(120分) [事後学習] 講義ノートの3章をよく読んで,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 | 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] 授業ノートや講義ノートを利用して,「クラウジウスの原理」と「トムソンの原理」を自分で説明できる様にしておく.(120分) [事後学習] 授業ノートの「カルノーサイクル」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2)・・・「絶対温度の定義」 [事前学習] 講義ノートの第4章を復習をして,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] 講義ノートの第5章をよく読んで,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3)・・・「カルノーサイクルの関係式」 [事前学習] 講義ノートの第4章,第5章を復習をして,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] 授業ノートの「カルノーサイクルの関係式」にある計算を,きちんと理解する.(120分) |
第10回 | 可逆・不可逆サイクルの判定条件 [事前学習] 授業ノートの「カルノーサイクル」を読んで,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] 講義ノートの第6章のはじめの部分をよく読んで,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 | エントロピーと可逆・不可逆過程の判定条件 [事前学習] 授業ノートの「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] 講義ノートの第7章までをよく読んで,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 | 理想気体(その1)・・・「状態方程式」 [事前学習] 授業ノートの「理想気体」の部分を予習して,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] 授業ノートの第8章,第9章のはじめの部分をよく読んで,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 | 理想気体(その2)・・・「エントロピー・不可逆過程」 [事前学習] 授業ノートの「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] 講義ノートの第9章をよく読んで,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 | 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] 授業ノートの「確率とエントロピー」の部分を読んで,予習しておくこと.(120分) [事後学習] 講義ノートの第10章および第11章をよく読んで,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 | 平常試験とその解説 [事前学習] 講義ノートの第9章まで,授業ノートの「理想気体」までをよく復習をしておくこと.(120分) [事後学習] 講義ノートを使って,熱力学の概観を復習し,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,簡単な講義ノートと前年度にオンデマンドで用いた授業ノートを配布します.
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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 |
2回の小テスト(50%)と平常試験(50%)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. |