単位数: 2. 担当教員: 市坪 哲. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TME-MSE214J.
○
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)
授業の到達目標及びテーマ
材料科学における熱力学の初歩（熱力学関数の導出）から統計熱力学の基礎（分配関数の計算や自由エネルギー計算）を学び，諸問題が解けるようになることが目標
授業の概要
物理や化学の様々な現象に深い関わりをもつ熱・統計力学の基本的な考え方を説明し，物質科学において果たす役割，適用例について述べる．
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 goal is to learn the rudiments of thermodynamics in materials science (derivation of thermodynamic functions) and the basics of statistical thermodynamics (calculation of distribution functions and free energy), and to be able to solve various problems.
The basic concepts of thermal statistical mechanics, which are deeply related to various phenomena in physics and chemistry, will be explained, and its role and applications in materials science will be described.
熱力学に関する基礎的知識を有していることが望ましい。量子力学の知識は前提としない。
It is preferable if he/she possesses fundamental knowledge of thermodynamics. However, no background in quantum theory is required.
第１回：ガイダンス・授業内容の概要
第２回：第1，2法則，状態量・完全微分とは
第３回：カルノーサイクル・エントロピー
第４回：ルジャンドル変換による熱力学関係式の導出１
第５回：ルジャンドル変換による熱力学関係式の導出２
第６回：PV項以外の外場の導入（ルジャンドル変換）・相平衡
第７回：相平衡・相転移
第８回：中間試験・熱力学編
第９回：統計力学の概念・ボルツマンの式
第１０回：アンサンブル理論（種々の分布）１
第１１回：アンサンブル理論（種々の分布）２
第１２回：アンサンブル理論の適用例
第１３回：量子統計（ボース統計，フェルミ統計）
第１４回：量子統計力学
第１５回：統計熱力学例題
定期試験
1. Guidance and overview of class contents
2. The first and second laws of thermodynamics, quantities of states, and perfect differentiation
3. Carnot cycle and entropy
4. Derivation of thermodynamic equations by Legendre transformation 1
5. Derivation of thermodynamic equations by Legendre transformation 2
6. Introduction of external fields other than PV term (Legendre transformation), phase equilibrium
7. Phase equilibria and phase transitions
8. Midterm examination: Thermodynamics
9. Concepts of statistical mechanics, Boltzmann's equation
10. Ensemble theory (various distributions) 1
11. Ensemble theory (various distributions) 2
12. Applications of Ensemble Theory
13. Quantum statistics (Bose statistics, Fermi statistics)
14. Quantum statistical mechanics
15. Example of statistical thermodynamics
Examination
随時、レポート課題を課す．
A report assignment will be given from time to time.
基本的には期末試験の点数を基に判定するが，中間試験および講義において随時課す課題も考慮することがある．
単位の取得基準：
1. 期末試験で60点以上の者は，中間試験を考慮せずとも，合格とする．
2. 期末試験で50点以上あり，かつ中間試験の点数が60点以上の者は，合格とする．
基本的に上記1，2によって合否判定をする．
しかし，期末試験で50点以上で，中間試験も50点以上の者は，日常のレポートなどを考慮して合格にする場合もあるが，あまりこの基準を期待しない方がよい．
Basically, the score of the final examination will be used as the basis for the evaluation. However, the mid-term examination and reports given in lectures may also be taken into consideration.
Criteria for obtaining credits:
1) Students who score more than 60 points on the final examination will pass the course without regard to the mid-term examination.
2) Students who score more than 50 points on the final examination and more than 60 points on the mid-term examination will pass the course.
Basically, the above 1 and 2 are used to determine pass/fail.
However, we may take into consideration the scores of daily reports and so on for students who score more than 50 points on the final examination and more than 50 points on the mid-term examination may pass the examination, but this criterion should not be expected to be applied too much.
オープンドアーですので、事前に連絡ください。場所は金属材料研究所 2-805室です。
tichi(アット）tohoku.ac.jp
Open door, with an appointment. The office is located in Institute for Materials Research (IMR), room 2-805.
tichi(at）tohoku.ac.jp
記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照してください。
https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html