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科目の基本情報
| 開講年度 | 2022 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 教養教育・教養基盤科目・基礎教育 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 2年次 本講義は総合工学科電気電子工学コース2年生を対象とした講義である。また2018年度以前に電気電子工学科及び物理工学科に入学した学生向け基礎物理学ⅢAの再履修を兼ねる。 |
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| 授業科目名 | 基礎物理学ⅢＡ | |
| きそぶつりがくさんえー | ||
| Basic Physics IIIA | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | libr-fndt-PHYS1513-001
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 分野 | ||
| 開講学期 |
前期 |
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| 開講時間 |
木曜日 3, 4時限 |
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| 授業形態 |
ハイブリッド授業 * 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 |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 元垣内 敦司(工学部) | |
| MOTOGAITO, Atsushi | ||
| SDGsの目標 |
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| 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 |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 熱力学（熱平衡、温度、エントロピーなど）、統計力学（平衡状態、状態数、エントロピー、自由エネルギーなど）の基礎について理解する。 |
|---|---|
| 学修の目的 | 熱力学、統計力学に関する知識を得る。 |
| 学修の到達目標 | 熱力学、統計力学の基礎について理解すると同時に、工学分野の専門教育科目を履修のための基礎とする。 ★工学部電気電子工学科JABEE関連項目：学習・教育目標：基礎・専門知識（0.7）、多面的思考能力（0.3）に関する能力を向上させる。 |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 欠席4回以下を前提として、定期試験の成績100%により評価する。 |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 |
Moodleを活用する授業 その他、能動的要素を加えた授業（ミニッツペーパー、シャトルカードなど） |
| 授業改善の工夫 | 授業は,原則的にテキスト沿って行う。理解を助け,自然と実力が身に付くように,演習問題を適宜行う。演習はレポート以外に講義時間中に設け、学生自らが考えて問題を解くように工夫をしている。 |
| 教科書 | 和田純夫「グラフィック講義 熱・統計力学の基礎」(サイエンス社) |
| 参考書 | 和田純夫「熱・統計力学のききどころ」(岩波書店、物理講義のききどころ4) 原康夫「物理学通論Ⅰ」（学術図書出版社） 戸田盛和「物理入門コース7 熱・統計力学」（岩波書店） 香取眞理「統計力学」（昇華房） 沼居貴陽「固体物理学入門」（森北出版） 沼居貴陽「統計物理入門」（森北出版） |
| オフィスアワー | オフィースアワー: 水曜 16:30～18:00 元垣内准教授室：電気電子棟1階1118室 電子メールアドレス:motogaito@elec.mie-u.ac.jp(訪問予定をE-mailによって尋ねてください) |
| 受講要件 | 1年次に受講する数学、物理学・化学の講義内容を十分に理解しておくこと。 |
| 予め履修が望ましい科目 | 基礎微分積分学Ⅰ・Ⅱ、確率・統計、基礎物理学Ⅰ、化学Ⅰ、化学Ⅱ |
| 発展科目 | 電気電子工学応用実験、統計力学、物性物理学Ⅰ（固体電子工学）、量子力学、半導体工学、電気電子材料、真空電子工学、光エレクトロニクス、電子デバイス工学 |
| その他 | 工学部総合工学科電気電子工学コース2年生向けに講義を行う。2018年度以前に工学部電気電子工学科及び物理工学科へ入学した学生の基礎物理学ⅢAの再履修クラスも兼ねます。 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
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| キーワード | 熱力学、統計力学、熱力学の第1法則、熱平衡、熱機関、熱力学の第2法則、確率分布、エントロピー、自由エネルギー、相転移、ボルツマン因子 |
|---|---|
| Key Word(s) | thermodynamics, statsitical physics, first law of thermodynamics, thermal equilibrium, heat engine, second law of thermodynamics, distribution of probability, entropy, free energy, phase transition, Boltzmann factor, canonical distribution |
| 学修内容 | <熱力学・統計力学> 第1回 ガイダンス、第1章 内部エネルギー・仕事・熱 内部エネルギー、熱 第2回 第1章 内部エネルギー・仕事・熱 熱力学第1法則、温度と熱平衡 第3回 第2章 熱機関から熱力学第2法則へ 理想気体の状態方程式、理想気体の内部エネルギー 第4回 第2章 熱機関から熱力学第2法則へ 準静過程、オットーサイクル 第5回 第2章 熱機関から熱力学第2法則へ 実用の熱機関、カルノーサイクル 第6回 第2章 熱機関から熱力学第2法則へ 熱力学第2法則、熱機関の最大効率 第7回 第3章 エントロピーー確率的な見方ー 粒子の分配、粒子数が膨大な時の確率分布 第8回 第3章 エントロピーー確率的な見方ー 微視的状態数、統計力学でのエントロピーと温度 第9回 第3章 エントロピーー確率的な見方ー 理想気体のエントロピー、エントロピー非現象の法則 第10回 第4章 平衡条件・自由エネルギー・化学ポテンシャル 示量変数と示強変数、孤立系での平衡条件 第11回 第4章 平衡条件・自由エネルギー・化学ポテンシャル 環境との接触、自由エネルギー 第12回 第5章 相転移の熱力学 固相・液相・気相 第13回 第5章 相転移の熱力学 潜熱と平衡状態、相転移する温度の変化 第14回 第7章 ボルツマン因子と等分配則 理想気体中の速度分布、ボルツマン因子 第15回 第7章 ボルツマン因子と等分配則 等分配則、等分配則の破れ 第16回 定期試験 |
| 事前・事後学修の内容 | ・講義中に演習の時間を頻繁に設けます。 ・講義前に教科書を読んで予習をしてください。 ・講義後に講義の内容や教科書の例題や章末問題の解答をノートに整理して、復習してください。 |
| 事前学修の時間:120分/回 事後学修の時間:120分/回 |