熱・統計力学

Thermodynamics and Statistical Mechanics

専門基礎科目（専門関連科目）

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工学部

2年

HETBL2MCA1

2.00単位

講義 (Lecture)

2025年度前期

(Spring semester)

神田 一浩

高度産業科学技術研究所

日本語

目標9

随時・播磨理学キャンパス研究二期棟（N203）
もしくは講義前後、ユニバーサルパスポート内Q＆Aまたはメールにて行う．

1◎／2◎／3◎

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目標１:磨き続ける力／目標２:教え、寄り添う力

【講義目的】統計力学は多粒子系を理解する上で必須の分野であり、多くの電子の振舞を理解する必要のある電気工学・電子工学においても現象を理解する上で欠くことのできない学問である。熱力学は統計力学の前段となる分野であり、統計力学を理解する上で必須であるだけでなく、発電・プラズマなど電気系の様々な分野で取得が要求される。本講義では熱力学を実際に利用できる力を取得させる。

【到達目標】１）熱力学第一法則、第二法則、熱力学ポテンシャルを理解し、実際の課題を解く力を身に着けること、２）熱力学的エントロピーと統計力学的エントロピーの関係を理解し、熱力学と統計力学の同じところと異なるところを理解すること、の２つを目標とする。

サブタイトル：あらゆる多粒子現象の理解に必須である統計力学を取得するために、基盤となる熱力学を取り扱える力を取得する

キーワード：熱力学第一法則、熱力学第二法則、熱力学ポテンシャル、相転移

【講義内容】教科書に用いる「工学基礎　熱力学・統計力学（堂寺知成：数理工学社）」の構成に沿って講義を実施する。熱力学に関しては諸法則や熱力学ポテンシャルなど熱力学の重要な概念を理解し、実際の問題を解くことのできる力を付けることを求める。統計暦学に関しては、その考え方の基礎を紹介して、熱力学との違いを理解して貰い、将来必要な時に自学出来る基礎を取得させる。

【授業計画】
第1講　はじめに　−熱力学・統計力学とは
第2講　熱と温度
第3講　気体の法則と熱の移動
第4講　熱力学第一法則
第5講　熱力学第一法則の応用
第6講　熱力学第二法則
第7講　熱力学ポテンシャル（１）　熱力学的関係式
第8講　熱力学ポテンシャル（２）　化学ポテンシャル
第9講　相転移（１）　圧力一定の相転移
第10講　相転移（２）　体積一定の相転移
第11講　ランダムウォーク
第12講　統計力学の原理（１）　位相空間
第13講　統計力学の原理（２）　統計力学的エントロピー
第14講　統計力学の原理（３）　分配関数
第15講　拡がる統計力学
講義状況により、項目を変更する場合がある。

生成系AIの利用：
生成系AIの利用については教員の指示に従うこと。生成系AIによる出力結果をそのまま課題レポートとして提出してはいけない。生成系AIによる出力をそのまま提出したことが判明した場合は単位を認定しない、または認定を取り消すことがある。

工学基礎　熱力学・統計力学（堂寺知成：数理工学社）

【予習】授業に際して指示する教科書の部分を事前読み込み（15回、30ｈ）
【復習】講義内容の理解を深め定着させるためにテキストを読み直し（15回、30ｈ）

特になし

【成績評価の基準】熱力学の原理を理解し、一般的な熱力学問題を解決できる者については、講義目的・到達目標に記載する能力（熱力学・統計力学）の到達度に基づき、S（90点以上）, Ａ（80 点以上）, B（70 点以上）, C（60 点以上）による成績評価のうえ、単位を付与する。

【成績評価の方法】
中間試験を実施する予定である。中間試験５０％、期末試験５０％を基準とするが、講義中の優れた発言、秀でた課題解答に対してボーナス点を与えることがある。

中間試験は、次の講義内で解説し、全体的な講評を与える。
期末試験は、全体的な講評や模範解答をユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能を使って示す

・教科書を用いて十分な事前学習を行うこと。また、講義中に行う設問に積極的に参加すること。なお、講義中に課題を示し、レポートの提出を要求する場合がある。

該当しない