熱とエントロピーの物理学 (T15B)

日本大学理工学部

2025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
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	T15B
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．
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」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，授業中・授業後に，または，メールや「CST-VOICE」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．
ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連	本授業科目はDP1・3及びCP1・3に該当しています．

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」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第2回	熱力学第0法則・・・「平衡状態・熱の移動・温度」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第3回	熱力学第1法則（その１）・・・「エネルギー保存則・熱」	[事前学修] 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． [事後学修] 授業ノートの該当箇所や練習問題を解答して，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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第4回	熱力学第1法則（その２）・・・「過程とエネルギー保存則」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
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」	[事前学修] 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． [事後学修] 授業ノートの該当箇所や練習問題を解答して，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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
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」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
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」	[事前学修] 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． [事後学修] 授業ノートの「カルノーサイクル」をよく読んで，練習問題を解答し，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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第8回	カルノーサイクル（その２）・・・「絶対温度の定義」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
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」	[事前学修] 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． [事後学修] 授業ノートの「カルノーサイクルの関係式」にある計算を，自分でも計算しながらきちんと理解すること．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第10回	可逆・不可逆サイクルの判定条件	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第11回	エントロピーと可逆・不可逆過程の判定条件	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第12回	理想気体（その１）・・・「状態方程式」	[事前学修] 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． [事後学修] 授業ノートの第8章，第9章のはじめの部分をよく読み，練習問題を解答して，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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第13回	理想気体（その２）・・・「エントロピー・不可逆過程」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
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」	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間
第15回	平常試験とその解説	[事前学修] 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． [事後学修] 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．	[事前学修] 2時間 [事後学修] 2時間

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．
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章を是非読んでみて下さい．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，ゆっくりと歴史的（帰納的）な話を知ると，熱力学がとても面白くなると思います．
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．
定期試験等について	理解度確認期間(１４週目又は１５週目)に平常試験を実施予定
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．

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