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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.
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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.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
授業はBCPレベルが許す限り対面で行う。連絡にはGoogle Classroomを利用
１．目的
熱・統計力学は電磁気学、量子力学と並び物性物理学の基礎となるものである。熱・統計力学Bでは電気・情報系の学生が取り扱う物質の性質を理解する理論的基礎を学び、その応用力を身につける。
２．概要
平衡状態の熱力学と統計物理学を講義する。統計物理学の物性物理学における応用等について学ぶ。
３．達成目標等
量子統計力学であるフェルミ統計、ボ－ズ統計を理解してその応用力を身につける。相転移と分子場理論を理解してその応用力を身につける。
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Classes will be conducted face-to-face manner as BCP levels allow. Google Classroom will be used for communication.
1. Object
Thermal/statistical physics is an essential subject, along with electromagnetism and quantum mechanics, to understand solid-state physics. In this course, students will learn from the fundamentals of statistical physics to their application.
2. Summary of class
This course gives an elemental account of thermal physics in equilibrium states. Students will study the application of statistical mechanics to condensed matters.
3. Goal of the study
Students will understand the basics and applications of quantum statistical mechanics based on Fermi and Bose distribution functions and phase transition with a concept of the mean-field approximation.
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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．
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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.
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.
熱力学は固体，液体，気体を構成する分子，原子，電子等の非常に多くの粒子の集団を扱う方法であり，その応用範囲は化学，物理，工学の多岐の分野にわたる．例えば，気体の性質，化学反応，エネルギー変換，ヒートポンプ，電解液中のイオン，固体中の電子，相転移などである．そこでは，少数の物体を扱う力学では表れない温度やエントロピーなどの概念が登場する．
本講義では，熱と仕事および多数の粒子の集団が持つ重要な性質であるエントロピーの明確な理解と，それらを元にした熱力学の基礎的な概念の習得を目的とする．前述の通り，熱力学の応用は多岐にわたるが，講義内容は基本的な内容に絞り，本講義の学習内容を元に，それぞれの専門分野の教科書で自学自習できるようになることを目指す．
Thermodynamics is a field of study that deals with a very large number of particles such as molecules, atoms, and electrons that consist of solids, liquids, and gases, and has a wide range of applications in chemistry, physics, and engineering. Examples include the properties of gases, chemical reactions, energy conversion, heat pumps, ions in electrolytes, electrons in solids, and phase transitions. Concepts such as temperature and entropy, which do not appear in mechanics that deals with a small number of objects, are introduced.
The object of this class is to provide students with a clear understanding of heat, work, and entropy, which are important properties of a group of many particles, and to master basic concepts of thermodynamics based on these properties. As mentioned above, thermodynamics has a wide range of applications, but the content of the lecture is limited to the basics, and the aim is to enable students to learn by themselves using textbooks in their respective fields of specialization based on what they learn in this lecture.
熱力学は、我々の身の回りで起きるいろいろな熱現象（融解、蒸発、車のエンジン、生命活動に必要なエネルギーなど）、および熱的な性質を巨視的に扱う学問である。熱力学では、こうした熱過程を、熱平衡状態にある始状態と終状態で抑え、その差で説明する。本授業の前半では、熱力学の基本法則、エントロピーと熱力学関数を理解して、代表的な熱機関を取り上げ、熱現象の物理的な意味を考える。後半では、相平衡、非理想気体、および気体分子運動論など、熱力学的な現象を捉える上で必要な概念を習得する。最後に、古典統計力学に少し足を踏み入れる。本講義を通じて、我々の身のまわりで起きる熱現象が理解できるようになる。
Thermodynamics macroscopically deals with various thermal phenomena and properties like a melting and evaporation of water, engines of vehicles, and energies for vital activities. Thermal processes are described with the difference between initial and final thermal equilibrium states. In this course, students will learn and deepen their understanding of physical meaning on lows of thermodynamics, entropy, thermodynamical functions, phase equilibrium, non-ideal gas, molecular kinetic theory of gases, and additionally classical statistical mechanics.
体系の構成要素に関する微視的な規則から、それとは本質的に異なる巨視的な性質を導く手法を与える統計力学の基礎を統一的に理解することを目的として、電子・磁気材料の示す様々な物性との関連について学習する。まず、電子集団や分子集団のように多くの構成要素からなる体系の巨視的性質を導くための平衡状態の統計力学を修得する。次に、電気伝導などの現象の理解に不可欠な非平衡系の統計力学の基礎を学習する。
This course aims to help students understand the fundamentals of statistical mechanics, which derives macroscopic properties of a system from microscopic laws of constituent elements in the system. Students will learn about the relation to various properties of electronic and magnetic materials. First, students will understand statistical mechanics for systems in equilibrium. Then, students will learn about non-equilibrium statistical mechanics which is indispensable to understand transport properties.
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.
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.