【授業の目的】
多数の分子や原子からなる物質のマクロな熱現象を熱平衡状態における温度、圧力、体積、モル数などの少数の物理量で記述する方法や、マクロな物理量と熱力学の重要な概念であるエネルギーやエントロピーとの関係などを学ぶことで、熱力学の構造を体系的に理解する。また、熱力学が物理的・化学的な考え方の基礎になっていることを理解する。
【授業の到達目標】
1)熱平衡状態を記述する状態量と状態方程式の関係を説明できる。[知識・理解] 2)熱力学第一法則や熱力学第二法則などの基本的な法則が説明できる。[知識・理解] 3)内部エネルギー、エントロピー、ヘルムホルツの自由エネルギーなどの熱力学関数の相互の関係を説明できる。[知識・理解] 4)測定可能な量と熱力学関数の関係を説明できる。[知識・理解] 5)熱力学に関する基本的な問題を解くことができる。[知識・理解][技能]
【授業概要(キーワード)】
熱力学、熱平衡、マクロ系の熱現象
【学生主体型授業(アクティブラーニング)について】
D-1.演習、実習、実験等を行う機会がある。:1~25%
【科目の位置付け】
この授業は、数学、物理学、化学、生物学、地球科学、情報科学などの理学全般にわたる科学・技術の基礎知識を身に付けるための1科目である(理学部ディプロマ・ポリシー)。
【SDGs(持続可能な開発目標)】
04.質の高い教育をみんなに 09.産業と技術革新の基盤をつくろう
【授業計画】
・授業の方法
主にスライドを使って、熱力学に関する基本事項を解説する。補助的に演習問題を解き、熱力学の理解を深める。
・日程
1.熱力学成立の背景 2.熱力学の基本概念(2回) 3.熱力学第1法則(3回) 4.熱力学第2法則(2回) 5.エントロピーの概念(2回) 6.熱力学関数(2回) 7.熱力学の応用(2回) 8.期末試験とまとめ
なお、各タイトルの回数は授業回数の目安を表したものです。
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
主にスライドを使ってゆっくりと授業を進めます。論理がどう展開していくのか良く見て、聞いて、書いてください。
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
1)準備学修に必要な学修時間の目安は、4時間/週です。 2)テキストの関連個所を予め読んでから授業に出席してください。またWebClassにより資料を配布しますので予習・復習に役立てて下さい。 3)小テスト、各章ごとに確認テストを行いますので、復習の切っ掛けとして下さい。演習はどんなに簡単な問題でもとにかく自らの手を動かしてやることが大切です。
【成績の評価】
・基準
熱力学に関する基礎事項を理解し、 1)熱平衡状態を記述する状態量と状態方程式の関係を説明できる。 2)熱力学第一法則や熱力学第二法則などの基本的な法則が説明できる。 3)内部エネルギー、エントロピー、ヘルムホルツの自由エネルギーなどの熱力学関数 の相互の関係を説明できる。 4)測定可能な量と熱力学関数の関係を説明できる。 5)熱力学に関する基本的な問題を解くことができる。 ことを合格の基準とする。
・方法
小テスト(20点)、確認テスト(20点)、および期末試験(60点)により評価する。
【テキスト・参考書】
テキスト:熱力学入門講義(風間洋一、培風館)
【その他】
・学生へのメッセージ
高校レベルの熱力学の基礎的事項については予め学修しておくことを勧めます。
・オフィス・アワー
授業時間外に学生の質問に答える「オフィス・アワー」を、研究室において金曜日の16:10~17:10の間に設けます。WebClassによる質問は随時受け付けます。
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