| 英文名 | Material Science Ⅰ | |
|---|---|---|
| 科目概要 | 物理学科 ２年 ３群科目 必修 ２単位 前期 15 コマ 講義 週1コマ | |
| 科目責任者 | 松井 崇 | |
| 担当者 | 松井 崇※ | |
| 備考 | 科目ナンバリング：SP301-PB21 | |
| 科目 | 教科に関する専門的事項（中・高 理科） |
|---|---|
| 施行規則に定める科目区分 |
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物質を構成する分子の特性や物質の系としての運動について、エネルギーや仕事、熱から化学反応など、物理学や物理化学の基本原理である「熱力学」を理解し、多彩な自然現象や物質の性質を理解するための基礎を身につける。
対称性・基準振動から分子の特性を理解する。さらに、高校物理や高校化学で学んだ「熱力学」の復習からはじめ、熱機関などの具体例を通して熱力学の物理的な意味を理解し、後に続く熱統計力学への橋渡しを行う。
板書およびスライドによる講義に加え、授業内で例題を解き、レポート課題として演習問題を課す。具体的な例題・問題について手を動かして計算するという実践練習を重視する。
| 回 | 項目 | 内容 | 担当者 |
|---|---|---|---|
| 1 | 分子の構造・対称性 | 物質を構成する分子の特徴、 構造と分子対称性 | 松井 崇 |
| 2 | 分子の構造・対称性 | 分子の対称性と群論 | 松井 崇 |
| 3 | 分子内振動 | 分子の基準振動 | 松井 崇 |
| 4 | 個々の分子運動から系としての運動 | 物質の三態（固体、液体、気体）の特徴 | 松井 崇 |
| 5 | 熱力学の基礎 (1) | 高校での熱力学の復習 | 松井 崇 |
| 6 | 熱力学の基礎 (2) | 熱力学に必要な数学の復習１ | 松井 崇 |
| 7 | 熱力学の基礎 (3) | 熱力学に必要な数学の演習２ | 松井 崇 |
| 8 | 熱力学の基礎 (4) | 熱力学での物理量、 系の理解、エネルギー保存則と仕事 | 松井 崇 |
| 9 | 内部エネルギー・熱 | エネルギー保存則と仕事、 内部エネルギー、 熱 | 松井 崇 |
| 10 | 温度計の存在 | 温度計の存在、 温度と原子・分子 | 松井 崇 |
| 11 | 熱力学第一法則・第二法則 (1) | 熱力学第一法則、 理想気体の状態方程式 | 松井 崇 |
| 12 | 熱力学第一法則・第二法則 (2) | 気体の仕事・モル比熱、 オットーサイクル、 カルノーサイクル | 松井 崇 |
| 13 | 熱力学第一法則・第二法則 (3) | 熱力学第二法則、 エントロピー | 松井 崇 |
| 14 | 熱力学についてのまとめ・復習 | 熱力学についてのまとめ・復習 | 松井 崇 |
| 15 | 全体のまとめ | 全体のまとめ | 松井 崇 |
物質を構成する分子の特性を理解できること。理想気体におけるエネルギーのやりとりを理解できること。また、各熱機関の違いを熱力学の観点から理解できること。これらを通して後に学ぶ熱統計力学を理解する上での基礎を身につけること。
レポート課題（20%）および学期末試験（80%）の成績により総合的に評価する。なお、講義欠席は減点する。
【授業時間外に必要な学習時間：合計60 時間】
教科書・参考書等の該当ページの内容を参考に事前公開するプリントを予習すること。復習としてレポート課題に取り組み講義内容を理解しておくこと。
企業での研究経験をもとに、物質科学の重要性について解説する。
熱統計力学I、熱統計力学演習
フィードバック方法として、例題問題は講義内で解答を示し、レポート課題は次回で解答例を示す。
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
|---|---|---|---|
| 教科書 | プリント配布 | ||
| 教科書 | 理解しよう 熱・統計力学 | 鈴木久男、北 孝文 | 数理工学社 |
| 参考書 | スバラシク実力がつくと評判の熱力学キャンパス・ゼミ 改訂6 版 | 馬場敬之 | マセマ出版社 |
| 参考書 | 演習しよう 熱・統計力学 | 鈴木久男、北 孝文 | 数理工学社 |
| 参考書 | 熱力学の基礎（1）熱力学の基本構造 | 清水明 | 東京大学出版会 |