前期 水曜日 ２講時 川北キャンパスＣ１０２. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員(所属)/Instructor (Position): 齋藤 真器名 所属：理学研究科. 対象学部/Object: 工（14～16組）. 開講期/Term: ３セメスター. 科目群/Categories: 全学教育科目学術基礎科目-基礎物理学. 履修年度: 2024. 科目ナンバリング/Course Numbering: ZDP-PHY103J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.
各学部の履修内規または学生便覧を参照。
熱力学
thermodynamics
人類は熱を利用して動力を作り出し、それを効率的に利用することで文明を発達させてきた。熱力学は、物質の熱や温度などの熱的性質を、微視的な詳細には立ち入らずに巨視的な観点から調べる分野である。本講義では、熱に関係する巨視的物理量の定義と、それらの間に成り立つ基本法則を理解し、我々の身のまわりで起きている熱現象を熱力学的に説明できるようにする。これにより、熱力学に基づく工学専門科目を学習するための基礎を習得する。
The human species have developed a civilization by effectively using the motive power produced by heat. Thermodynamics is one of the field of physics treating the thermal properties such as heat and temperature based on the macroscopic viewpoint instead of microscopic one. In this lecture, students learn various macroscopic values related to the thermodynamics and basic laws and principles among them. Final purpose is to explain various thermal phenomena based on the thermodynamic knowledge. Thereby, the lecture is supposed to be a basis to study specialized subject of faculty of engineering in the following semesters.
1. 熱力学の基本的量である温度、熱の概念を理解する。
2. 熱力学の基本法則と関連現象を理解する。
3. 内部エネルギー、エンタルピー、エントロピー、自由エネルギーの概念を理解する。
4. 相平衡、相律、状態図の基礎について理解する。
1. Understanding basic values of thermodynamics such as temperature and quality of heat
2. Understanding basic thermodynamic laws and related thermal phenomena
3. Understanding internal energy, enthalpy, entropy, free energies
4. Understanding phase equilibrium, phase rule, phase diagram
第1回 熱力学の概要、熱力学の下準備、温度
第2回 気体の状態方程式
第3回 熱力学第1法則-I（エネルギー保存、内部エネルギー）
第4回 熱力学第1法則-II（比熱、断熱変化）
第5回 熱力学第2法則-I（カルノーサイクル）
第6回 熱力学第2法則-II（クラジウスの原理、トムソンの原理）
第7回 エントロピー
第8回 前半の復習、演習問題
第9回 熱力学関数-I（自由エネルギー、エンタルピー）
第10回 熱力学関数-II（マクスウェルの関係式）
第11回 熱平衡条件と熱力学不等式-I（熱平衡条件）
第12回 熱力学条件と熱力学不等式-II（ル・シャトリエの原理、準安定平衡）
第13回 相平衡と化学平衡-I （相平衡）
第14回 相平衡と化学平衡-II （化学平衡）
第15回 後半の復習、演習問題
1st: Overview of thermodynamics, preparation to study thermodynamics, temperature
2nd: Gas state equation
3rd: First law of thermodynamics I
4th: First law of thermodynamics II
5th: Second law of thermodynamics I
6th: Second law of thermodynamics II
7th: Entropy
8th: Review of first half lectures and exercise
9th: Thermodynamic functions I
10th: Thermodynamic functions II
11th: Thermal equilibrium condition and thermodynamic inequality I
12th: Thermal equilibrium condition and thermodynamic inequality II
13th: Phase equilibrium and chemical equilibrium I
14th: Phase equilibrium and chemical equilibrium II
15th: Review of second half lectures and exercise
定期試験、小テスト、レポート、出席により評価する。
Final Exam, Problem, Homework and Class Participation
指定した教科書の授業当日の該当箇所を予習してくること。また、小テストやレポートの課題を中心に復習を徹底すること。
Preparation for each class by studying the designated part of the textbook.
Review of each class with special emphasis on problems and homework strongly recommended.
不要
No