三重大学ウェブシラバス

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科目の基本情報

開講年度	2021 年度
開講区分	工学部機械工学科／総合工学科機械工学コース・専門教育

受講対象学生	学部(学士課程) : 3年次
選択・必修	選択
授業科目名	統計力学
	とうけいりきがく
	Statistical mechanics
単位数	2 単位
ナンバリングコード	EN-SYST-3

開放科目	非開放科目
開講学期	前期
開講時間	月曜日 7, 8時限
授業形態	オンライン授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業「ハイブリッド授業」・・・「対面授業」と「オンライン授業」を併用した授業「オンデマンド授業」・・・動画コンテンツの配信等によって実施する授業
開講場所
担当教員	鳥飼正志（工学部）
担当教員	TORIKAI, Masashi
SDGsの目標
連絡事項	* 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい

学修の目的と方法

授業の概要	身の回りの物質、たとえば部屋の中の空気やコップの中の水の性質は、熱力学の法則に従っている。これらの物質は古典力学あるいは量子力学の法則に従って運動する原子や分子から構成されているから、全粒子についてのニュートンの運動方程式かシュレディンガー方程式を解けば物質の熱力学に関する性質を全て知ることができるはずである。しかし粒子数が膨大であるからこれらの方程式を解くことは不可能であり、このような方針では古典・量子力学と熱力学とを繋ぐことはできない。統計力学は、古典力学・量子力学で表現される個々の構成粒子の性質（微視的性質）と、熱力学で表現される多数の粒子が集まった物質の性質（巨視的性質、熱力学的性質）との間を結ぶ役割を果たす。巨視的な物性を微視的な側面から論じる統計力学は、巨視的な性質のみに注目する現象論である熱力学とともに、物理学に欠かせない基礎である。
学修の目的	物質を構成する粒子の微視的性質から、物質の熱力学的性質を求めることができるようになる。
学修の到達目標	* 統計力学の基本的な考え方を理解し、説明できる。 * 代表的な系について、熱力学の基本関係式を求めることができる。
ディプロマ・ポリシー	○ 学科・コース等の教育目標　個性に輝く技術者となるために、自らの短所を補い、長所を伸ばそうとする意欲と姿勢を持っている。【関心・意欲】【態度】　社会性・国際性・倫理観：社会的・国際的に広い視野、先見性、倫理観を持つために、科学技術の果たす歴史的・社会的役割を理解している。【態度】　コミュニケーション能力：自らの考えを日本語や英語で科学的・論理的に説明し、コミュニケーションすることができる。【技能・表現】 ○工学基礎：工学の礎となる数学、自然科学、情報技術に関する基礎知識を持っており、これを使って議論できる。【知識・理解】　機械工学専門：材料と構造、運動と振動、エネルギーと流れ、情報と計測・制御、設計と生産、機械とシステムなどの機械工学の主要専門分野に関する基礎知識を持ち、これを応用することができる。【知識・理解】　デザイン能力・創造性：社会の要求をとらえたモノづくりのための創造力と設計技術の基礎を修得している。【思考・判断】　実践的能力：機械の専門分野とともに、産業の環境負荷や生態系への影響、環境と人間に調和する機械の知能化など、環境-人間-機械の関係を総体的にとらえて、科学技術を応用することができる。【思考・判断】　自主性：地球の将来を見据えて、自ら課題を設定し、計画・実行することができる。【関心・意欲】 ○ 全学の教育目標感じる力　感性　共感　主体性考える力 ○幅広い教養 ○専門知識・技術 ○論理的・批判的思考力コミュニケーション力　表現力(発表・討論・対話) 　リーダーシップ・フォロワーシップ　実践外国語力生きる力　問題発見解決力　心身・健康に対する意識　社会人としての態度・倫理観 ○ JABEE 関連項目
成績評価方法と基準	レポート（複数回） 100%（60%以上で合格）
授業の方法	講義
授業の特徴	PBL 特色ある教育英語を用いた教育
授業改善の工夫
教科書	エッセンシャル統計力学（小田垣孝、裳華房）
参考書	統計物理学（川勝年洋、朝倉書店）統計力学（土井正男、朝倉書店）統計力学（北原和夫、杉山忠男、講談社）大学演習熱学・統計力学（久保亮五、裳華房）統計力学 I、 II（田崎晴明、培風館）
オフィスアワー	特に設定しない。質問等に対しては、講義の前後、あるいはメールで連絡を取ってオンライン通話等で回答する（メールアドレスは「科目の基本情報」の「担当教員」欄を参照）。対話が必要ない単純な質問の場合はメールのみで回答することもある。
受講要件
予め履修が望ましい科目	力学、解析力学、量子力学
発展科目
その他

授業計画

MoodleのコースURL	https://moodle.mie-u.ac.jp/moodle35/course/view.php?id=9407

キーワード	熱力学、基本関係式、統計力学的集団
Key Word(s)	thermodynamics, fundamental relation, ensembles of statistical mechanics
学修内容	1：本講義の目標／熱力学の復習１（基本原理、ルジャンドル変換） 2：熱力学の復習２（熱力学関係式） 3：気体分子運動論 4：ミクロカノニカル・アンサンブル 5：ミクロカノニカル・アンサンブルの応用 6：カノニカル・アンサンブル 7：カノニカル・アンサンブルの応用（二準位系） 8：カノニカル・アンサンブルの応用２（調和振動子の集団） 9：カノニカル・アンサンブルの応用３（気体） 10：その他のアンサンブル 11：その他のアンサンブルの応用 12：ボース粒子とフェルミ粒子 13：理想ボース気体 14：理想フェルミ気体 15：相転移 16：試験（COVID-19のため実施しない場合がある）
事前・事後学修の内容	事前：教科書に目を通す事後：授業の内容を復習し、自分で説明できるようになる。教科書の練習問題を解く。
事前・事後学修の内容	事前学修の時間:60分/回　　　事後学修の時間:180分/回