単位数: 2. 担当教員: 遠藤 哲郎, 金田 千穗子. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-ELE305J. 開講言語: 日本語.
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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
熱力学・統計力学は、物性物理学の基礎となる学問であり、物質の諸性質の解明や新物質創生への指針を得るために重要なものである。本科目では、熱力学・統計力学の初等的理解、及び基礎知識の修得を目的とする。
２．概要
熱力学の法則とエントロピー、温度、ボルツマン分布、化学ポテンシャル、ギブス因子、分布関数について講義するとともに、それらの化学反応や半導体統計などへの適用についても述べる。
３．達成目標等
熱力学・統計力学の基礎を理解し、化学反応、半導体統計などの諸現象の理解に応用できるようになる。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
The thermal and statistical mechanics is the basis of material physics, which is very important for clarification of material properties and the construction of the novel materials. This lecture aims at the fundamental understanding of the concept of thermal and statistical mechanics and the learning of its basic knowledge. The main subjects of this lecture include the law of thermodynamics, the entropy, the temperature, the Boltzmann distribution, the chemical potential, the Gibbs factor, the distribution function, as well as their applications on chemical reaction and semiconductor statistics. The goal of this lecture is to help the students to master basic knowledge of the thermal and statistical mechanics, and to use them for their own understanding of the various phenomena in chemical reactions and semiconductor statistics.
履修要望科目：量子力学、古典力学を履修していることが望ましい。
It is preferable to complete the course of Quantum Mechanics and Classical Mechanics.
１ 序論；統計物理学の概念
２ ２価モデル系（Ｉ）多重度関数
３ ２価モデル系（ＩＩ）中央極限定理とガウス分布
４ エントロピーの発見
５ エントロピーと温度
６ 熱力学の法則
７ ボルツマン分布とヘルムホルツの自由エネルギー
８ 化学ポテンシャルとギブス分布（I）
９ 化学ポテンシャルとギブス分布（II）
１０ 理想気体（Ｉ）フェルミ・ディラックの分布関数
１１ 理想気体（ＩＩ）ボーズ・アインシュタインの分布関数
１２ 熱と仕事
１３ ギブスの自由エネルギーと化学反応
１４ 半導体統計（I）
１５ 半導体統計（II）
1st Overview: Concept of Thermal and Statistical Mechanics
2nd Two Level Systems (I)
3rd Two Level Systems (II)
4th Entropy and Temperature (I)
5th Entropy and Temperature (II)
6th Law of Thermodyamics
7th Boltzmann Distribution and Helmholtz Free Energy
8th Chemical Potential and Gibbs Distribution (I)
9th Chemical Potential and Gibbs Distribution (II)
10th Ideal Gas (I) Fermi-Dirac Distribution Function (I)
11th Ideal Gas (I) Bose-Einstein Distribution Function (II)
12th Heat and Work
13rd Gibbs Free Energy and Chemical Reactions
14th Semiconductor Statistics (I)
15th Semiconductor Statistics (II)
授業時間は限られているので，自主学習が重要になる．教科書に記載の基礎事項を予習，復習し,最低限,例題を自力で解く復習をすること。章末の演習問題にも取り組むことが望ましい。
The session time is limited and therefore self-directed learning is important. Preparation and reviewing of the fundamentals described in the textbook are requested for students. At a minimum, it is also required to solve the examples in the textbook on their own. It is recommended to work on the problems at the end of the chapter.
定期試験（80％程度）の他、出席状況(20%程度）も加味して総合的に評価する。
Students are evaluated comprehensively, taking into account both their grades in regular examinations (approximately 80%) and their attendance (approximately 20%).
遠藤・金田担当クラスのオフィスアワーは、水曜13:00～17:00 とする。
事前にE-mail 等で連絡すること。
教員の連絡先は初回講義時に伝える。クラスルームでも連絡可能。
Prof. Endoh and Prof. Kaneta: Wednesday 13:00～17:00
It is preferable to make an appointment by e-mail.
The contact information will be given at the first lecture. You can also contact them in the "classroom" system.
The contact information will be given at the first lecture. You can also contact them in the "classroom" system.
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教科書は各自準備すること。
Students are expected to prepare their own textbooks.