熱力学１

Thermodynamics 1

9982210

82FSPHY201

小嗣　真人

Masato Kotsugi

2024年度前期

2024FY, 1st semester

月曜2限

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

本授業は主に、カリキュラムポリシー3項に基づいており、材料工学の専門家としての能力を養うための「専門科目」の一つである。
本講義では物理と化学の基礎となる熱力学と統計力学（入門）について学ぶ。

材料の性質の理解や新材料の設計には熱・統計力学の知識は不可欠であり、熱力学の基本法則である第一法則，第二法則，さらにはこれを支える統計力学（入門）について基礎知識を身に付ける。
本科目は、当学科の定めるディプロマポリシー「既存の工学の枠を超えて、自由な発想で基礎科学の融合と展開を図り、産業の発展に寄与する新しい材料と新しい工学を創出する」に該当する科目である。

１　第一法則により仕事と熱のエネルギー等価性について理解し，状態関数と完全微分を使って熱力学諸量を導出することができるようになる。
２　第二法則によりカルノーの定理，重要な熱力学的状態量であるエントロピーを理解できるようになる。
３　第一法則および第二法則を用いて定義される重要な熱力学的状態関数であるヘルムホルツとギブス自由エネルギーを理解し，これらを駆使して熱力学的諸量を導出することができるようになる。
４　統計力学に基づき，物質の微視的な状態を確率的に解析することで熱力学的状態関数が理論的に導出できることを理解できる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

基幹基礎科目（数学，物理，化学）をよく復習して，基礎知識を身に付けていることが望ましい。

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation

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（準備学習）指定した教科書をよく読んで、授業の理解に役立てること。
（復習）教科書の章末や他の演習書の問題を解いて授業内容の理解を深めること。

理解度を確認するための到達度評価を行い、この成績により評価する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

熱・統計力学　（戸田　盛和）　岩波書店

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​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

「アトキンス物理化学(上)(下)」（東京化学同人）

1 気体の性質１理想気体とは
2 気体の性質２気体分子運動論とは
3 第一法則：概念１仕事と熱の概念を理解する。
4 第一法則：概念２熱化学の概念を理解する。
5 第一法則：方法論１状態関数と完全微分を導入する。
6 第一法則：方法論２比熱を導入し、内部エネルギーの増減と温度を関連づける。
7 第二法則：概念１カルノーサイクルを通じて、熱力学第二法則を理解する。
8 第二法則：概念２エントロピーの概念を導入する。
9 第二法則：概念３ヘルムホルツとギブス自由エネルギーの性質を理解する。
10 統計熱力学：概念１ 統計力学の考え方を導入する。
11 統計熱力学：概念２ 内部エネルギーとエントロピーを理解する。
12 統計熱力学：概念３ カノニカル分配関数を理解する。
13 統計熱力学：方法論１ 熱力学関数を理解する。
14 量子統計力学への拡張：ボーズ分布とフェルミ分布について学ぶ。
15 到達度評価を行い、理解を深める

予習・復習は各回の講義の前後に十分な時間をかけて行う。

国内研究機関の研究員（物理系）の経験を活かし講義する｡

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