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授業テーマ
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マクロな物理現象の中に潜む普遍的な構造の抽出
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授業のねらい・到達目標
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一般的なマクロな系を対象にして，平衡状態の性質，任意の操作による平衡状態の変化，その時のエネルギ－の移動について，普遍的で定量的に厳密な関係を導くこと
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授業の方法
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平衡状態の説明から出発し，等温環境での操作に着目し，ヘルムホルツの自由エネルギ－を導入する。次に断熱された系の操作の吟味から内部エネルギーを導入する。次にカルノ－サイクルでの熱を調べエントロピ－の概念を理解する。これらの背景の下，ヘルムホルツとギブスの自由エネルギ－を詳細に調べ熱力学の基礎的枠組みをつくりあげる。
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履修条件
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特になし。
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事前学習・授業計画コメント
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授業で取り扱うテーマごとに小レポートを課す。その作成に際してはネット等を通してテーマ関係する情報を幅広く調べること。
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授業計画
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1
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熱力学とは何か
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2
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平衡状態の記述：等温環境
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3
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平衡状態の記述：断熱された系
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4
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等温操作とヘルムホルツの自由エネルギ－
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5
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断熱操作と内部エネルギー
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6
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カルノ－サイクル
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7
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エントロピ－I
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8
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エントロピ－II
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9
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ヘルムホルツの自由エネルギ－と変分原理I
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10
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ヘルムホルツの自由エネルギ－と変分原理II
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11
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ギブスの自由エネルギ－I
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12
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ギブスの自由エネルギ－II
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13
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到達度の確認
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14
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熱力学関数とルジャンドル変換I
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15
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熱力学関数とルジャンドル変換II
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その他
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参考書
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松下 貢
『物理学講義 熱力学』
掌華房
2009年
第1版
田崎 晴明
『熱力学 ＝現代的な視点から』
培風館
2000年
第11版
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成績評価の方法
及び基準
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レポート(20%)
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授業内テスト(70%)
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授業参画度(10%)
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オフィスアワー
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木曜日 13時から14時30分
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