熱力学序論（Fundamentals in Thermodynamics）[3372]

＜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もとにした講義ノートに基づいて行う。

＜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＞

オフィスアワーは以下の通り。ただし、時間外であっても、在室であれば適宜対応します。
また、新宿校舎で開催される授業については、授業の前後の時間帯に教室で質問等の対応を受付けます。
　
場　　　所：　八王子校舎　総合教育等　１S-322室
曜日・時限：　火曜日３限（前・後期とも）

メールでの質問等も、以下の連絡先より受付けます：
ft13389＠ns.kogakuin.ac.jp

＜学生へのメッセージ＞

・授業中の、講義内容に関する質問は大歓迎です。むしろわからないことは積極的に質問して共に講義を作り上げていきましょう。「ここまではわかっていたのに、此処から先がわからなくなったのでもう一度説明して欲しい」というのも立派な質問の１つです。
・答えのみを追い求めるのでなく、どうしてその答えに到達したのか、他人にその思考過程を含め図を描いたり自分の言葉で説明できるようになりましょう。
・教科書の問題を解いたり、演習の授業を活用したりすることで、自分で考える力を身につけ、より深い理解につなげてください。