講義内容詳細:熱物理学

戻る
年度/Academic Year 2025
授業科目名/Course Title (Japanese) 熱物理学
英文科目名/Course Title (English) Thermal Physics
学期/Semester 後期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 北野 晴久
英文氏名/Instructor (English) KITANO Haruhisa

講義概要/Course description
力学や電磁気学と並び、物理科学の基礎・基盤をなす熱物理学の初歩を学習する。原子や分子などの微視的挙動に立ち入らずに系の熱的性質を説明する考え方を身につけ、自然科学全般や工学分野の諸問題が熱物理の視点から解決できる普遍性について、適宜、演習も交えながら理解を深めることにより、広範囲な分野に適用できる思考力に基づく問題解決方法を学ぶ。
達成目標/Course objectives
熱力学における基本法則の十分な理解と熱力学特有の普遍的概念に対する習熟
学部・研究科のディプロマポリシー(卒業認定・学位授与の方針)に基づき、当該科目を履修することで身につく能力 / Abilities to be acquired by completing the course in accordance with the faculty and graduate school diploma policy (graduation certification and degree conferral)
学部・研究科のディプロマポリシー(卒業認定・学位授与の方針)/ Undergraduate and Graduate Diploma Policy (Graduation Certification and Degree Conferral)
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class 【初回のみオンライン(オンデマンド型)】熱平衡状態の記述: 熱物理学の歴史と位置づけ、熱平衡、示量変数と示強変数、等温環境
2
授業計画/Class 気体の熱力学: 断熱環境、理想気体と実在気体、気体がする仕事
3
授業計画/Class 熱と仕事(1): 熱機関、内部エネルギー、外部から受ける仕事の各種
4
授業計画/Class 熱と仕事(2): 熱力学第一法則の帰結とその応用、ポアソンの法則
5
授業計画/Class 等温変化と断熱変化: 準静操作、等温サイクル、最大仕事の原理、ヘルムホルツ自由エネルギー
6
授業計画/Class カルノーサイクル(1): 最大吸熱量、カルノーサイクルとカルノーの定理
7
授業計画/Class カルノーサイクル(2): 絶対温度の定義、熱機関の効率とカルノーの原理
8
授業計画/Class 中間試験
9
授業計画/Class エントロピー(1): 熱力学第二法則、エントロピーの定義、熱との関係
10
授業計画/Class エントロピー(2): 理想気体のエントロピー、エントロピーの温度依存性、内部エネルギーとの関係
11
授業計画/Class エントロピー(3): 熱力学第三法則、エントロピー原理
12
授業計画/Class 完全な熱力学関数(1): 完全な熱力学関数の諸性質、相互変換、重要な関係式
13
授業計画/Class 完全な熱力学関数(2): 完全な熱力学関数の重要な応用、変分原理と系の安定性
14
授業計画/Class 相転移(1): 相転移と完全な熱力学関数、連続相転移と不連続相転移
15
授業計画/Class 相転移(2): 潜熱とエントロピー変化、クラペイロンの関係式
 
事前学習/Preparation 事前に公開される講義資料(概略のみ)を読んでおく。
事後学習/Reviewing コースパワー上に用意された確認テストの問題を解いて理解を深める。間違った部分は講義内容をよく復習してから、解き直すと良い。レポート課題がある場合は、レポート課題を解き、提出期限までに提出する。
授業方法/Method of instruction
区分/Type of Class 対面授業 / Classes in-person
実施形態/Class Method 通常型 / regular
補足事項/Supplementary notes初回以外、対面授業(通常型)を基本とするが、状況に応じてハイブリッド型ハイフレックス形式に移行する場合もある。移行する場合、前もって履修者に周知する。
活用される授業方法/Teaching methods used
成績評価方法/Evaluation
1 100% 各講義の受講後に受ける確認テストおよび中間試験(もしくは講義期間の前半で1回程度実施する探求課題レポート)と期末試験によって成績を評価する。講義期間中に実施するレポート課題の提出状況も考慮する。

教科書/Textbooks
 コメント
Comments
1 指定しない。
参考書/Reference books
 コメント
Comments
 
1 参考書として、
田崎晴朗 著:熱力学-現代的な視点から-(新物理学シリーズ) 培風館
清水 明 著:熱力学の基礎  東京大学出版会
佐々真一 著:熱力学入門   共立出版
問題演習用として、
三宅 哲 著:熱力学 裳華房
瀬川 洋、香川喜一郎、堀辺 稔 共著:熱・統計力学演習 サイエンス社
久保亮五 編:大学演習熱学・統計力学 裳華房