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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 物理工学科 統計熱力学

統計熱力学

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科目ナンバリング
  • U-ENG25 45073 LJ75
  • U-ENG25 45073 LJ57
  • U-ENG25 45073 LJ71
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月1
教員
  • 松本 充弘(工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 熱力学をミクロな観点から基礎づける統計力学の考え方を学び,基本的な手法を習得する.いくつかの基礎的・具体的な例を通して,微視的状態と熱力学的状態の関連を理解するとともに,様々な理工学分野(量子物理学・固体物理学・伝熱工学・情報工学など)への橋渡しをする.
到達目標 ・巨視的状態を記述する熱力学と,原子・分子レベルの微視的物理量から出発する統計力学の関連を理解する.
・多数の「もの」を数える統計学や確率論の考え方を出発点として,身近な物理現象や工学的に重要な現象を論理的に説明することができる.
授業計画と内容 1週:統計熱力学の考え方,確率統計学の復習
2週:量子力学に基づく微視的状態の数え方
3週:小正準集団の考え方
4-6週:さまざまな統計集団と自由エネルギー
7-9週:量子統計と古典統計
10週:理想気体の古典統計的取り扱い
11-12週:Fermi-Dirac統計の例-半導体電子論入門
13週:Bose-Einstein統計の例-フォトンとフォノン
14週:情報理論入門
**筆記試験による学習到達度の確認**
15週:フィードバック
成績評価の方法・観点 ・原則として定期試験期間内に行う筆記試験により評価する.
・授業中にレポート課題を与えて,評価の一部(最大20%)とすることがある.
履修要件 熱力学1,2のほか,基礎レベルの微分積分学,数理統計学,工業力学(解析力学),および基礎レベルの量子力学の知識があることを前提とする.
授業外学習(予習・復習)等 ・4回生向けの専門科目であるが,熱工学分野のみならず量子物理学・固体物理学・情報論など広い分野の基礎素養を培うことを目指すので,いろいろな研究分野の学生に受講いただきたい.
・熱力学,特に自由エネルギーの考え方を復習した上で授業に出席することが望ましい.
・扱う題材が多岐にわたるので,授業内容のみの復習ではなく,理工学の諸現象を統計熱力学の考え方で捉えなおすということがよい復習となるだろう.
教科書
  • 授業中に講義資料を配布する.
参考書等
  • 熱物理学 第2版, キッテル, (丸善, 1983), ISBN: ISBN:4621027271
  • 大学演習 熱学・統計力学 修訂版, 久保亮五, (裳華房, 1998), ISBN: ISBN:4785380322
  • パリティ物理教科書シリーズ 統計力学, 佐宗哲郎, (丸善, 2010), ISBN: ISBN:4621082507