2024年度/1AJL013001 (公大)

【月3】熱・統計力学 <後期>

電気伝導、磁性や誘電性などの機能性材料が示す物理的特性の理解には、固体中の原子や電子の振る舞いを理解することが不可欠である。本講義では、量子力学で記述される固体中の原子や電子のミクロな世界と熱力学をもとにした熱力学的量（温度、エントロピー、など）や固体が示す巨視的な物理現象とのつながりを理解するために、熱力学および統計力学の基礎を習得することを目標とする。

担当教員氏名

森 茂生

科目ナンバリング

AJLMAE22010-J1 (公大)

授業管轄部署

工学部

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

2年 (公大)

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。

単位数

2単位 (公大)

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

量子力学で記述される固体中の原子や電子のミクロな世界と熱力学をもとにした熱力学的量（温度、エントロピー、など）や固体が示す巨視的な物理現象とのつながりを理解する。 具体的には以下の事項を論理的に説明することができるようになることが目標である。 (1)　温度、エントロピーなどの熱力学的量を説明することができる。 (2)　自由エネルギーの概念を を説明することができる 。 (3)　統計力学の基礎概念（統計集団、等重率の原理など） を説明することができる 。 (4)　カノニカル集団の考えをもとに、熱力学的量を導出できるようになる。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	統計力学における分布 サイコロの確率・統計：2項分布	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第2回	統計力学における分布 サイコロの確率・統計：正規分布	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第3回	最も確からしい微視的状態	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第4回	最も確からしい微視的状態 統計力学に必要な数学的方法　ラグランジェの未定乗数法	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第5回	Boltzmann分布について１	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第6回	Boltzmann分布について　２	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第7回	Boltzmann分布について　３	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第8回	中間試験	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第9回	アンサンブルといろいろな分布１	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第10回	アンサンブルといろいろな分布２	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること。
第11回	カノニカル分配関数と熱力学量１	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること
第12回	小カノニカル分配関数と熱力学量２	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること
第13回	カノニカル分配関数と熱力学量３	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること
第14回	分子分配関数１	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること
第15回	分子分配関数２	教科書の該当箇所を予習、復習し、演習問題を解答すること
第16回	期末試験

成績評価方法

(1)　温度、エントロピーなどの熱力学的量を説明することができる。 (2)　自由エネルギーの概念を を説明することができる 。 (3)　統計力学の基礎概念（統計集団、等重率の原理など） を説明することができる 。 (4)　カノニカル集団の考えをもとに、熱力学的量を導出できるようになる。 (1)-(4)に関して内容を理解し、適切にかつ物理的に正確に説明することができるかどうかを評価する。

成績は、中間試験および期末試験で評価し、 (1)-(4)に関して論理的に正しく理解し説明できるかなどの観点から成績評価を行う。

各回の講義で行う演習問題については、最終評価の際に考慮することはある。

履修上の注意

特になし

教科書

物理学講義　統計力学入門　松下貢　著　裳華房

• ISBN-10 ‏ : ‎ 4785322675
• ISBN-13 ‏ : ‎ 978-4785322670

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参考文献

特になし

オフィスアワー

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