統計物理学演習I

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
統計物理学演習I
Exercise: Statistical Mechanics I
B302710001 2 3 前期授業 専門科目 CSPHY3413-J2 金2 A5-306,オンライン(中百舌鳥キャンパス) 飯田 琢也

オフィスアワー

適宜対応 ※必ず事前にメールで連絡をとるようにして下さい。

授業目標

現象論から発展し、巨視的な立場から熱的性質を扱う熱力学、および微視的な視点から莫大な数の粒子からなる系の熱的な性質を取り扱う統計力学の基礎的概念を、基本的な問題を解くことにより理解を深める。具体的には、以下の内容を身につけることを目標とする。

・熱力学の基礎的な概念。
・自由エネルギーやエントロピーなどの熱力学関数の概念。
・統計力学の基礎的な概念。
・巨視的および微視的な立場から熱力学関数を計算できること。

教科書

問題を配付する
・長岡洋介著「統計力学」(岩波書店)※統計物理学I(担当:水口毅先生)と共通

参考書

統計物理学・の教科書・参考書。例えば、以下の書籍など。
・三宅哲「熱力学」(裳華房)
・久保亮五編「大学演習 熱学・統計力学」(裳華房)

関連科目

統計物理学I

授業時間外の学習(準備学習等について)

この授業は演習であり、授業時間に演習問題の解説をしてもらいます。そのため、予習は必須です(予習していない場合、授業の進み方に支障が生じます)。必ず予習を行い、他人にも説明できるようにしておいてください。わからない箇所がある場合は、自分がどこまで理解していて、どこがわからないのかを明確にしておいてください。

授業の概要

熱力学・統計力学の基礎的概念から出発して、状態量と状態方程式、熱力学第1法則、熱力学第2法則、確率分布と平均値・分散、分子運動論、分配関数、古典統計力学の応用問題に関する演習を行う。

授業計画

第1回 熱力学・統計力学の概念 準備学習等 問題配布
第2回 状態量と状態方程式 準備学習等 配布された演習問題を解いて必ず予習を行うこと
第3回 熱力学第1法則:気体のする仕事、内部エネルギー、熱 準備学習等 同上
第4回 熱力学第1法則:等温過程と断熱過程、熱機関 準備学習等 同上
第5回 分配関数、確率分布と平均値、分散 準備学習等 同上
第6回 熱力学第2法則:ミクロカノニカル分布とエントロピーの概念 準備学習等 同上
第7回 熱力学第2法則:理想気体のエントロピー、熱と仕事 準備学習等 同上
第8回 熱力学第2法則:局在した粒子系への応用 準備学習等 同上
第9回 カノニカル分布、自由エネルギー、最小原理 準備学習等 同上
第10回 ギブスの自由エネルギー、熱力学の諸関係 準備学習等 同上
第11回 解析力学の復習、スターリングの公式 準備学習等 同上
第12回 古典統計力学の近似: エネルギー等分配の法則 準備学習等 同上
第13回 古典統計力学の応用: 固体の比熱、極性気体 準備学習等 同上
第14回 古典統計力学の応用: 古典統計力学の応用、不完全気体 準備学習等 同上
第15回 まとめと復習 準備学習等 最終レポート

成績評価

成績は, 平常点3割、レポート・小テスト3割, 最終レポート4割で評価します。
C(合格)となるためには授業目標(達成目標)に記載した項目の基本的な問題が解けることが必要で、理解度・達成度が成績評価の重要なポイントとなります。
平常点は、出席状況および演習問題の予習状況・授業態度で総合的に判断します。
出席が10回以下の場合は原則、単位を認めません。

備考(実務経験の活用を含む)

授業開始前日までに受講申請を終えておくこと。
(新型コロナ感染症の情勢次第でオンライン+対面で行います。)