授業科目名
  統計熱力学
   Statistical thermodynamics
時間割番号
2468
担当教員名
  山本　隆夫 他
実務経験
反映科目
学科・年次
  工学部 物理工学科
  工学部 創造工学教育課程
  3年次
科目区分
  専門教育科目
単位数
2
時間割
  前期 火曜5-6限
授業形態
講義
授業実施方法
  ☑ 対面【一部遠隔の場合あり】
  ☐ 全て遠隔【全授業（テストを除く）をオンデマンドで実施（全オンデマンド型）】
  ☐ 全て遠隔【同時双方向で実施】
  ☐ 全て遠隔【オンデマンド及び同時双方向で実施】
  ☐ 1/2遠隔【全授業のうち、1/2以上を遠隔（オンデマンド又は同時双方向）】

・「全て遠隔」又は「1/2遠隔」に✓のある科目は、遠隔授業の上限単位数60単位に算定されます。
・大学院には遠隔授業における上限単位数はありません。
ディプロマ・ポリシーとの対応
☐ 1. 人間，文化，社会を理解し，それらを技術的観点から考察する能力と技術を新しい生活につなぐ強い使命感・責任感，高い倫理観
☑ 2. 現象の理解・操作のための数理的基礎知識と科学的素養
☐ 3. 国内外の人々と対話できるコミュニケーション力と論理的思考力
☑ 4. （高度工学教育課程のみ）基幹となる専門分野の基盤的な知識・技術とこれによって課題を解決する能力，新たな知識・技術を習得する能力
☑ 4. （創造工学教育課程のみ）基幹となる専門分野の基礎知識と他の分野の知識・技術を関連づけ多面的に見ることで新たな価値を創出する能力
授業の目的・達成目標

　多数の原子・分子の集団である巨視的物質の構造や物理化学的性質を考察する上で基本となる統計熱力学的な考え方を学習する。

　具体的な達成目標は以下のとおりである。
・熱は分子や原子の運動に行き着くことを理解する。
・エネルギーが分子や原子にどのように分配されているのかを知る。
・エントロピーの概念を把握するとともに温度、圧力、化学ポテンシャルのような熱力学的な量が統計力学の観点からどのように理解されるのかを理解する。
・固体の比熱、気体の分子運動、熱放射、電子物性を統計力学的に扱うことができる。

授業計画

①　序論(1)（統計力学のはじめに）
②　統計力学の基本的な考え方(1)【所有（エネルギー）の分配】
③　統計力学の基本的な考え方(2)【振動子系の統計力学（ミクロカノニカル分布）】
④　統計力学の基本的な考え方(3)【振動子系の統計力学（カノニカル分布）】
⑤　統計力学の基本的な考え方(4)【分配関数、温度】
⑥　統計力学の基本的な考え方(5)【定常振動、振動数スペクトル】
⑦　統計力学の基本的な考え方(6)【理想気体、マックスウエル-ボルツマン速度分布】
⑧　統計力学の基本的な考え方(7)【カノニカル分布の特徴、状態密度】
⑨　統計力学の基本的な考え方(8)【平衡状態の統計力学的意味、ゆらぎ、等重率の原理】
⑩　統計力学の応用例(1)【熱放射、固体の比熱】
⑪　統計力学の応用例(2)【フェルミ-ディラック統計】
⑫　統計力学の応用例(3)【ボーズ-アインシュタイン統計、ボルツマン統計】
⑬　平衡条件と巨視的状態量(1)【エントロピー】
⑭　平衡条件と巨視的状態量(2)【カノニカル分布、温度】　　
⑮　平衡条件と巨視的状態量(3)【圧力とT-p分布、化学ポテンシャルと大きなカノニカル分布】
※【　】内は key words

成績評価の方法

小テスト・課題 20%

中間テスト 40%

期末テスト 40%

成績評価の基準
秀　 達成目標を超えた成果を上げている　100点～90点
優　 達成目標に十分達している　　　　　89点～80点
良　 達成目標に達している　　　　　　　79点～70点
可　 達成目標に概ね達している　　　　　69点～60点
不可 達成目標に達していない　　　　　　59点以下

原則、8割以上出席したものにつき、上記の基準により評価する。

・統計力学での熱の本質を理解できているか
・エネルギーが分子や原子にどのように分配されているのか理解できるか
・エントロピーの概念を把握できているか
・エントロピーと温度、圧力、化学ポテンシャルのような熱力学的な量の関係を理解できるか
・固体の比熱、気体の分子運動、熱放射、電子物性を統計力学的に説明できるか.

 

事前・事後学修等の指示及び履修にあたっての注意事項

事前学修：テキストを用いて予習する。(120分)

事後学修：板書を元にしたノートに適宜、必要事項を書き込み完成させること。行った小テストなどは完全に解けるようになっていること。(120分)

教科書