【授業の目的】
熱・統計力学Ⅰで学んだ統計力学を様々な巨視的系に適用し、物質の基本的な性質を理解することが目的である。特に、エントロピーはこの講義を通して中心となる概念であり、その数学的記述をしっかりと理解することが求められる。
【授業の到達目標】
1) 熱・統計力学Ⅰで修得した統計力学を様々な巨視系に適用できる。【知識・理解】
2) ミクロカノニカル集団の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
3) カノニカル集団とボルツマン分布の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
4) グランドカノニカル集団の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
5) 古典近似の妥当性と限界の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
6) 等分配定理の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
7) 常磁性の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
8) 量?統計の概念と数学的記述を理解できる。【知識・理解】
【授業概要（キーワード）】
ミクロカノニカル集団、カノニカル集団、ボルツマン分布、グランドカノニカル集団、古典近似、等分配定理、量子統計
【学生主体型授業（アクティブラーニング）について】
A-1．ミニッツペーパー、リフレクションペーパー等によって、自分の考えや意見をまとめ、文章を記述し提出する機会がある。：1～25％
A-2．小レポート等により、事前学習（下調べ、調査等含む）が必要な知識の上に思考力を問う形での文章を記述する機会がある。：1～25％
A-3．習得した知識を活用する中で、学生自身がテーマや目的などを主体的に定めて課題探究型学習を行い、その成果を記述する機会がある。：1～25％
【科目の位置付け】
理学分野の先端的な研究内容を理解し、説明できる能力を身に付けるための科目。さらに、専門的な素養を基盤に科学的思考方法に従って社会が要請する課題を解決する能力を身に付けるための科目。(理学部理学科ディプロマ・ポリシー参照）
【SDGs（持続可能な開発目標）】
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
パワーポイントを用いた講義形式。相転移現象については板書する。レポートを出す。
・日程
１回～6回．統計力学の簡単な応用・分配関数とその性質・熱力学的な量の計算・ギッブスのパラドックス・古典的近似の妥当性・等分配定理の証明と簡単な応用・固体の比熱・常磁性の磁化に関する一般的計算・マクスウェルの速度分布・噴散・圧力と運動量の輸送
7回～9回．相平衡と化学平衡・一般的平衡条件・相の間の平衡・多成分系：化学平衡
10回～11回．平均場近似による強磁性相転移
12回～14回．理想気体の量子統計店マクスウェル－ボルツマン統計・ボーズ－アインシュタイン統計・フェルミ－ディラク統計・古典的極限における理想気体・黒体輻射・金属内の伝導電子
15回．試験とまとめ
【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
理解できないことは質問すること。講義ノートをしっかり作ること。
・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/週である。
2)復習をすること。
3)不明な点は、まずは自力で、次に友人先輩と、そして教員と議論すること。
4)この講義はライフの教科書に基づいていますので、予習をしてくると理解が深まります。
【成績の評価】
・基準
統計力学を応用できるか。特に、現実の物質系において、何が熱浴で、何が対象としている系なのかをきちんと理解し、その系がもつ基本的な性質を導出できるようにする。特に、エントロピーをきちんと計算できるようにする。これらができたら合格です。
・方法
試験による評価が60点、レポートによる評価が40点。試験は講義の内容に基づいて行い、事前に解説もします。欠席が5回を超える場合は0点とする。
【テキスト・参考書】
この講義はライフの統計熱物理学の基礎(吉岡書店）に基づいています。ただし板書や配布資料で理解できるようにしています。
【その他】
・学生へのメッセージ
前期よりも難易度は高いです。学問を机上の空論で終わらせないようにするための第一歩です。頑張りましょう。
・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」は火曜日の１２時～１３時C309号室です。ただしそれ以外の日時でも質問には対応しますので遠慮なく聞きに来てください。
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