2023年度/1GGB010303

【水2】基礎熱力学 /Ⅱ理＜物＞(数化) {S物(数･化･生･地)}S <前期>

理科系の学生に必要とされる物理学の基礎知識を系統的に提供する。本科目では、日常生活で体感される熱現象を基に築かれた熱力学を学習する。熱力学は熱とエネルギーの等価性を示し、また、現象が進む方向を示す。熱力学第一法則，第二法則をもとに、種々の熱力学関数や気体分子運動論を学ぶことで、熱力学エネルギーや状態量エントロピーの概念が理解できる。

担当教員氏名

矢野 英雄

科目ナンバリング

XXXPHY1M010-J1 (公大) / GEPHY0303 (市大)

授業管轄部署

国際基幹教育機構（学部）

授業形態

講義

開講キャンパス

杉本

開講区分

週間授業

配当年次

1年 (公大) / 学年指定なし (市大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。学年指定なしの表記は、要覧等を確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (市大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

熱力学は、力学では扱わなかった「物体内部の現象」を対象とし、冷・熱で体感するような巨視的な現象を系統的に整理し、構築された学問である。本科目では、物体に内包する巨視的なエネルギーと状態量エントロピーを説明できることを目標とする。これらは、物体内部の現象を微視的に取り扱う統計力学の基礎となり、また物理化学や機械工学などへと広く応用される。

授業内容

第１回～第２回（熱現象と熱力学）： 熱平衡と温度，状態量，理想気体の状態方程式，ファンデルワールスの状態方程式 第３回～第５回（熱力学第一法則）： 準静的過程，熱力学第一法則，内部エネルギー，熱容量と比熱，等温過程，断熱過程，カルノーサイクル 第６回～第７回（熱力学第二法則）： 可逆と不可逆過程，熱力学第二法則，熱機関の効率，熱力学温度，クラウジウスの不等式 第８回～第１０回（エントロピー）： エントロピー，エントロピー増大の法則，不可逆性と確率論的意味，微視的状態 第１１回～第１３回（熱力学関数）： エンタルピー，自由エネルギー，熱平衡 第１４回～第１５回（気体分子運動論）： エネルギー等分配の法則，気体分子速度の分布則

事前・事後学習の内容

授業までにレポート課題や指定の問題を解いておくこと。また授業で必要とする数学（微分、ルジャンドル変換など）を予習しておくこと。授業の各項目はそれまでの学習内容の積み上げによって進むため、復習や演習問題を解き、学習内容を理解しておくことが重要である。そのため、各授業の前後にそれぞれ２時間程度の予習・復習を行うことが望ましい。

成績評価方法

熱力学で学ぶ概念（熱力学第一法則、熱力学第二法則、エントロピー、熱力学関数、気体分子運動論）の理解度を評価する。理解の進度を測るために適宜小テストを出題し、また期末試験（100点満点）を行う。成績は小テスト（40%）と期末試験（60%）で評価する。単位を取得するためには、両試験の加重平均が６０点以上であることが必要である。

履修上の注意

この科目は２年次対象です。力学（「基礎力学Ａ」など）と、「微積分」の履修が望ましい。

教科書

藤原邦夫，兵頭俊夫著「熱学入門　マクロからミクロへ」（東京大学出版会，ISBN 4-13-062601-9）

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参考文献

参考図書：國友正和著『基礎熱力学』（共立出版，ISBN 4-320-03349-3） また、参考資料を適宜配付する。

オフィスアワー

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