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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 教育学研究科(修士課程)教育科学専攻・理数・生活系教育領域
受講対象学生 大学院(修士課程・博士前期課程・専門職学位課程) : 1年次, 2年次
選択・必修 選択
授業科目名 統計物理学特論
とうけいぶつりがくとくろん
Statistical Physics
単位数 2 単位
他学部・他研究科からの受講
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

前期

開講時間 木曜日 3, 4時限
開講場所

担当教員 國仲 寛人(教育学部理科教育講座)

KUNINAKA, Hiroto

学習の目的と方法

授業の概要 平衡系の統計力学の基礎について学ぶ。
学習の目的 学部の熱力学の講義(物理学講義III)で学んだ内容を発展させ、平衡状態にある気体や液体などの系の状態を特徴づける方法を学ぶ。
学習の到達目標 平衡状態にある系に関する様々な問題を解決するための解析的手法を身につける。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  •  主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  •  課題探求力
  • ○問題解決力
  • ○批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  • ○討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義

授業の特徴 能動的要素を加えた授業

教科書 『統計力学I, II』(田崎晴明著、培風館)
参考書 『大学演習 熱学・統計力学』(久保亮五編、裳華房)
成績評価方法と基準 輪講における理解度とレポートにて決定する。
オフィスアワー 在室時随時
受講要件 熱力学の基礎(物理学講義III)を学習済みであること。
予め履修が望ましい科目
発展科目 統計物理学特論演習
授業改善への工夫
その他

授業計画

キーワード 分配関数、ミクロカノニカル分布、カノニカル分布、自由エネルギー、エントロピー
Key Word(s) partition function, microcanonical distribution, canonical distribution, free energy, entropy
学習内容 第1回:統計力学の基礎(1) 確率論入門
第2回:統計力学の基礎(2) 物理量のゆらぎと大数の法則
第3回:統計力学の基礎(3) 連続変数の扱い

第4回: エネルギー固有状態
第5回: 状態数
第6回: 平衡状態の本質

第7回:カノニカル分布と自由エネルギー(1) カノニカル分布の導出
第8回:カノニカル分布と自由エネルギー(2) カノニカル分布の基本的な性質
第9回:カノニカル分布と自由エネルギー(3) カノニカル分布のまとめ

第10回:理想気体
第11回:常磁性体と関連するモデル
第12回:比熱の一般的なふるまい

第13回:調和振動子の平衡状態
第14回:古典的な粒子の系
第15回:二原子分子理想気体の熱容量
学習課題(予習・復習) 各自の発表内容をレジュメにまとめて提出すること。
ナンバリングコード(試行) ED-MSTO-4

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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