熱力学 ( 10002 , 10839)　

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講義の目標

教科書・演習書

  1. フェルミ熱力学 エンリコ・フェルミ (加藤 正昭訳) 三省堂 (1973)
  2. 熱・統計力学 (物理入門コース７) 戸田 盛和 岩波書店 (1983)
  3. 熱力学入門, 佐々真一, 共立出版
  4. 大学演習 熱学・統計力学 久保 亮五編 裳華房 (1998)
  5. 熱学演習-- 熱力学, 原島 鮮著, 裳華房 (1979)

参考書・副読本

  1. 物理学とは何だろうか (上, 下), 朝永振一郎, 岩波書店（岩波新書）
  2. 原子, ジャン・ペラン著, 岩波書店（岩波文庫）
  3. マクロな体系の論理, 吉岡大二郎, 岩波書店（岩波講座, 物理の世界, 統計力学２）
  4. Statistical physics (berkeley physics course - vol. 5) , F. Reif, McGraw-Hill
  5. ゼロからの熱力学と統計力学, 和達三樹, 十河清, 出口哲生, 岩波書店
  6. 熱力学の基礎, 清水明, 東京大学出版
  7. 熱力学 --現代的視点から--, 田崎晴明, 培風館
  8. 基礎から学ぶ熱力学, 大野 公一, 岩波書店
  9. 熱力学(講談社基礎物理学シリーズ３), 菊川芳夫, 講談社

講義内容

　0. はじめに

  1. 熱平衡状態 [まとめ, 演習1]
    1. 平衡状態，状態量，気体温度計による絶対温度，状態方程式 [例題1(欠番)]
  2. 熱力学的な過程 [まとめ, 演習2]
    1. 緩和過程と不可逆性，サイクル，準静的過程 [例題2]，状態量の変化
  3. 熱と仕事 [まとめ, 演習3]
    1. 熱と仕事の等価性 {ジュールの実験１}
    2. 熱量Qと比熱，熱の仕事当量
    3. 仕事Wと圧力
    4. 気体の自由膨張におけるQとW {ジュールの実験２} [例題3]
  4. 熱力学第一法則[まとめ, 演習4]
    1. 第一法則
    2. 内部エネルギーの存在，第一法則の数学的表現(積分可能性)，比熱との関係(正定値性) [例題4A]
    3. 第一法則の理想気体への適用
      1. 準静的等温過程における Q
      2. マイヤーの関係式
      3. 断熱曲線，準静的断熱過程における仕事 W [例題4B]
  5. 熱力学第二法則 [まとめ, 演習5]
    1. 熱機関の効率と不可逆性，第二法則の表現(Thomsonの原理，Clausiusの原理) [例題5A]
    2. Carnotの定理，カルノーサイクル [例題5B]
    3. 熱力学的絶対温度
    4. Clausiusの不等式 [例題5C]
  6. エントロピー[まとめ, 演習6]
    1. Clausiusの不等式 (連続極限)
    2. エントロピーの定義 [例題6A]
    3. エントロピーと不可逆性 [例題6B], エントロピー増大則, 混合エントロピー
  7. 熱力学的関係式[まとめ, 演習7]
    1. 熱力学の基本方程式
    2. 積分可能性からの帰結：マックスウェルの関係式 [例題7A]
    3. UとSを求める：ファン-デル-ワールス気体[例題7B]，ゴムとバネ[例題7C?]
    4. 物質量と化学ポテンシャル
    5. 平衡条件
  8. 自由エネルギー/熱力学的ポテンシャル[まとめ, 演習8?]
    1. Helmholtzの自由エネルギー, Gibbsの自由エネルギー, Gibbs-Duheim 関係式
    2. 相平衡, Clausius-Clapeyron 関係式[例題8?] , Maxwell の規則, Gibbs の相律
  9. 応用 [まとめ, 演習9]
    1. 希薄溶液, 浸透圧, 沸点上昇 [例題9?]
    2. 化学平衡の条件

レポート課題と解答例

  1. 「状態方程式の例」[解答例・資料]
  2. 「理想気体の内部エネルギーと熱力学的性質」
  3. 「カルノーの定理，熱力学的絶対温度, クラウジウスの不等式」

試験について

　

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