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我々が身近に接する固体、液体、気体などの物質は、多数の原子や電子から構成されており、それらは互いに複雑な相互作用を及ぼしながら運動している。これらの系の巨視的な性質は、構成要素が非常に多いことに起因する統計的法則を用いて初めて理解可能である。本講義では、多数個の粒子の集団からなる系の性質を理解することを目的に、統計物理学の基本的な概念とその簡単な系への応用について解説する。
Usual materials are composed of many atoms and molecules, which are interacting each other through complex interactions. These materials show a variety of phases, such as solid, liquid and gas phases. Their macroscopic properties can be understood in terms of statistical considerations based on the large number of degrees of freedom. In this lecture, in order to understand the physical properties of macroscopic systems composed of many constituent particles, we study the basic concepts of statistical physics and its applications to simple examples.
我々が身近に接する固体、液体、気体などの物質は、多数の原子や電子から構成されており、それらは互いに複雑な相互作用を及ぼしながら運動している。これらの系の巨視的な性質は、構成要素が非常に多いことに起因する統計的法則を用いて初めて理解可能である。本講義では、多数個の粒子の集団からなる系の性質を理解することを目的に、統計物理学の基本的な概念とその簡単な系への応用について解説する。
Usual materials are composed of many atoms and molecules, which are interacting each other through complex interactions. These materials show a variety of phases, such as solid, liquid and gas phases. Their macroscopic properties can be understood in terms of statistical considerations based on the large number of degrees of freedom. In this lecture, in order to understand the physical properties of macroscopic systems composed of many constituent particles, we study the basic concepts of statistical physics and its applications to simple examples.
我々が身近に接する固体、液体、気体などの物質は、多数の原子や電子から構成されており、それらは互いに複雑な相互作用を及ぼしながら運動している。これらの系の巨視的な性質は、構成要素が非常に多いことに起因する統計的法則を用いて初めて理解可能である。本講義では、多数個の粒子の集団からなる系の性質を理解することを目的に、統計物理学の基本的な概念とその簡単な系への応用について解説する。
Usual materials are composed of many atoms and molecules, which are interacting each other through complex interactions. These materials show a variety of phases, such as solid, liquid and gas phases. Their macroscopic properties can be understood in terms of statistical considerations based on the large number of degrees of freedom. In this lecture, in order to understand the physical properties of macroscopic systems composed of many constituent particles, we study the basic concepts of statistical physics and its applications to simple examples.
我々が身近に接する固体、液体、気体などの物質は、多数の原子や電子から構成されており、それらは互いに複雑な相互作用を及ぼしながら運動している。これらの系の巨視的な性質は、構成要素が非常に多いことに起因する統計的法則を用いて初めて理解可能である。本講義では、多数個の粒子の集団からなる系の性質を理解することを目的に、統計物理学の基本的な概念とその簡単な系への応用について解説する。
Usual materials are composed of many atoms and molecules, which are interacting each other through complex interactions. These materials show a variety of phases, such as solid, liquid and gas phases. Their macroscopic properties can be understood in terms of statistical considerations based on the large number of degrees of freedom. In this lecture, in order to understand the physical properties of macroscopic systems composed of many constituent particles, we study the basic concepts of statistical physics and its applications to simple examples.
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
統計力学はマクロな熱力学現象を原子・分子のミクロな世界の力学法則から記述することを目的とする。物性物理学や生物物理学の基礎となる学問である。
2. 概要及び達成目標
平衡状態における多数の原子・分子の集団的な振る舞いを確率分布（ミクロカノニカル分布とカノニカル分布）を用いて記述する。ミクロカノニカル分布とカノニカル分布を用いて、理想気体・常磁性体・高分子などを例に熱力学量を計算できるようにする。
授業は対面で行うが、Google Classroomを併用する。クラスコードは講義の最初に示す。
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 aim of statistical mechanics is to describe thermodynamic macroscopic phenomena from the microscopic laws of atoms and molecules. Statistical mechanics is the basis for condensed matter physics and biophysics. The micro-canonical and canonical distributions are introduced to describe collective behaviors of many atoms and molecules in thermodynamic equilibrium. Thermodynamic quantities of the systems such as ideal gas, paramagnet and polymer, can be calculated using the micro-canonical and canonical distributions.
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)
本講義はGoogle Classroomを使用します．
クラスコード: y4ojaiu
１．目的
複雑な伝熱・物質輸送のメカニズムを幅広いスケールに渡って学ぶ．
２．概要
伝熱学で習得した伝熱現象の基礎知識を踏まえ，幅広いスケールに渡って熱・物質輸送現象のメカニズムを講義する．
３．達成目標等
・ミクロスケールから熱力学の概念を捉え直し，統計物理学の基礎的概念を理解する．
・熱・物質輸送現象をミクロ・マクロスケールに渡って原理的に理解し，応用について考察できる．
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)
This class uses Google Classroom.
Class code: y4ojaiu
In this course, heat and mass transport phenomena are discussed from a broader viewpoint ranging from microscale to macroscale. Thermodynamic quantities are revisited with microscopic descriptions. The basic principles of statistical physics are given in order to understand the relationship between macroscopic thermodynamics and microscopic mechanics. Based on the above basics, the derivation of governing equations for mass transport phenomena, essential analogy between heat transfer and mass transfer, and application cases in the engineering are discussed.
熱に関する物理の理解を深めることを目的とします。熱力学に関する概念や法則を理解し、全体のなかでの位置づけと相互関係を把握し、専門科目で履修できる統計力学、量子力学、固体物性学の理解に役立つものとします。
This lecture aims to deepen the understanding of the physics about heat (thermodynamics). Students are expected to understand the concepts and the laws of thermodynamics. This lecture would be useful for the understanding of statistical mechanics, quantum mechanics, and solid state physics in specialized subjects.
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.
化学熱力学を復習するとともに，化学熱力学において導入されたエネルギーやエントロピー，自由エネルギーなどの概念を，物質を構成する分子の性質に基づいて理解することを目標とする．さらに，相平衡や化学平衡の概念を統計力学の視点から理解する．より具体的には，多粒子系を構成する原子，分子の並進，回転，振動や電子状態の自由度に付随する分配関数から，エンタルピー、自由エネルギーなどの巨視的な熱力学量や，平衡定数が構築されることを学習する．
General concepts and principles of the statistical thermodynamics will be briefly introduced in the lecture, based on a review for the classic chemical thermodynamics.