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． |