授業の目的

物理学や物理化学における基本原理である熱力学を理解する。また、温度、熱、エントロピーやエネルギーなどの巨視的な物理量を微視的な記述から導出し、統計力学の基本概念を理解する。

教育内容

物質科学で学んだ熱力学の復習からはじめて、統計力学の導入である気体分子運動論、二項分布とポアソン分布、リウヴィルの定理を解説する。そして基本原理である等確率の原理、エルゴード仮説、そして古典統計力学であるミクロカノニカル分布、カノニカル分布、グランドカノニカル分布について解説する。

教育方法

各回の講義時に配布する資料を用いて講義を行う。講義内容の理解と定着を図るために、随時演習問題を配布する。演習問題については講義内で解説する。
小テストや課題については次の講義で解説を行う。演習問題の解答は配布する。講義に関する質問は対面やメールなどで個別に対応し、場合によっては講義内で紹介して情報共有する。

卒業・学位授与の方針と当該科目の関連

DP3、DP4

授業内容(シラバス)

到達目標

熱力学の基礎を身につけて、理想気体の平衡状態において様々な操作を行ったときのエネルギーの変化について説明できる。統計力学の基礎を身につけて、色々な孤立系における平衡状態について説明でき、熱力学と統計力学の関わりや違いを理解している。

評価方法

講義内で課す小テストや課題の提出状況（20%）、定期試験（80%）を総合的に評価する。

準備学習(予習・復習等)

【講義時間外に必要な学修時間：60時間】
予習：前回の講義時に指定された事柄について自身で調べておくこと。
復習：講義で配布されたプリントを読み返して、次回の講義で行われる小テストに備えること。

備考・その他

【科目ナンバリング：FU301-FM03】
【関連科目：物質科学、シミュレーションの基礎】

教材