○物理学Ｄ（Physics D）[3317]

＜学位授与の方針＞

○	1. 基礎知識の習得
◎	2. 専門分野知識の習得
	3. 汎用的問題解決技能
	4. 道徳的態度と社会性

＜授業のねらい＞

物理学Ｃ〜Ｆでは、「物理学Ａ」および「物理学Ｂ」で学んだ、力学の諸概念と物理学の考え方をもとに、物理学の諸分野の基礎理論を概観する。
物理学Ｄでは、熱力学の基礎理論について学ぶ。
また、これらの学習を通じて、現実に起こる自然現象をどのようにモデル化し、数学的な方法を用いて記述していくかということを系統的に学び、
後の工学系の専門科目を学習する際の基礎を築く。

＜受講にあたっての前提条件＞

• 「物理学Ａ」および「物理学Ｂ」の内容を理解していること。
• 高校数学全範囲および「微分積分A,B」・「線形代数学Ａ,B」の内容を理解し、使えるようになっていること。

＜具体的な到達目標＞

• 熱力学の基礎的な概念を理解する。
• 理想気体を事例として，物質の状態変化の熱力学的記述を理解する
• 熱力学の第１，第２法則を理解し，単純な系に対してそれらを適用して分析できる
• 状態量の概念の重要性を理解し，内部エネルギー，エントロピーの概念を把握する

＜授業計画及び準備学習＞

1. 熱力学の基礎概念と物理量
   SIの復習。物質量，絶対温度の意味，熱，熱容量，比熱。理想気体の状態量（p, V, T）と状態方程式の紹介。状態図（pV図など）の読み方。
   [準備学習] 「物理学Ａ」および「物理学Ｂ」の内容を復習しておくこと。
   


2. 理想気体の状態方程式，気体分子運動論
   気体の状態方程式の意味。理想気体の分子論的定義と状態方程式の導出。気体のエネルギーと等分配の法則。
   [準備学習] 状態方程式の意味や使い方について理解しておくこと。
   
3. 熱力学の第１法則
   気体のする仕事とpV図の関係。状態量の概念と意義および各種の比熱。内部エネルギー。第1法則。
   [準備学習] pV図の読み方と状態方程式との関係を理解しておくこと。仕事とエネルギーについて復習しておくこと。
   
4. 気体の状態変化
   定積変化と定圧変化。マイヤーの関係式。等温変化と断熱変化。比熱比。気体分子の自由度。
   [準備学習] 準静的変化を表すpV図から気体のする仕事が求められるようにしておくこと。
   
5. 熱機関，熱力学の第２法則
   熱機関と熱効率。熱サイクル（カルノーなど）の効率。第２法則の各種の表現（効率，トムソン，クラウジウス）と意味。
   [準備学習] 様々な準静的変化に対して，気体がする仕事，吸収する熱などを求められるようにしておくこと。
   
6. 第２法則とエントロピー
   カルノーの定理，クラウジウスの不等式からエントロピーの概念へ。第２法則とエントロピーの増大。エントロピーのミクロな表現。
   [準備学習] 熱力学第１法則および第２法則の内容を理解しておく。
   
7. 学習の振り返り
   [準備学習] これまでに学んだ内容を総復習しておくこと。
   

＜成績評価方法＞

期末試験の成績をもとに理解度を評価する。Grade D以上を合格とする。

＜教科書＞

加藤潔『理工系　物理学講義』（培風館）
授業はこの教科書を適宜参照しつつ行う。また，必要に応じてプリントなどの資料を配布する。

＜参考書＞

他にも、大学レベルの力学の教科書は多く出版されているので、各自に合ったものを少なくとも１冊は購入しておくことを勧める。
以下に例を示す。

• 戸田盛和『熱・統計力学』岩波書店
• 砂川重信『熱・統計力学の考え方』岩波書店
• 戸田盛和『 熱現象30講』朝倉書店
• 田崎晴明『熱力学-現代的視点から』培風館

＜オフィスアワー＞

1,2期：火曜日5限，3,4期：火曜4限
場所：八王子キャンパス 1S-323
メール(shindou@cc.kogakuin.ac.jp)などによる質問・相談にも随時対応する。