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授業の目標
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現在の文明生活を支えているのはエネルギーであり、我々が必要とするエネルギーの多くは熱エネルギーに関わる。その熱エネルギーを有効利用するためにも、熱力学の理解は必要不可欠である。
この授業の大きな目標は以下の二つである。
・理工系大学生であれば工学基礎として専攻によらず修得していることが期待される程度の（標準レベルの）熱力学に関する知識を身につける。
・そのうえで標準的な演習問題を解くことで熱力学への理解を深める。
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到達目標
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授業を通して、以下に示す４つの資質・能力を身につける。
①状態方程式を理解し、理想気体の温度、圧力、体積について定量的な議論ができる。
②熱力学第一法則を理解し、温度、エネルギー、仕事量について定量的な議論ができる。
③熱力学第二法則を理解し、エントロピー、温度、熱量について定量的な議論ができる。
④各種熱機関について知見を持ち、効率を計算することができる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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熱力学は力学、電磁気学と並んで、物理学の根底を成す科目であり、その基礎を修得していることは理工系学生にとって必須である。さらに熱力学は省エネルギー、環境問題を理解する上で不可欠でもある。一方、統計力学は物質科学・情報科学の分野で重要である。（熱・温度・体積等の巨視的量の関係を現象論的に扱う）熱力学の基礎、ならびに（その本質を多粒子系の力学として微視的・分子的に扱う）統計力学の基礎を学習し、簡単な計算も解けるようにする。
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授業の計画
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講義中心。板書を多用する。
１． 温度（絶対温度、熱平衡、温度計）
２． 熱現象①（熱、熱量、潜熱、熱容量、比熱、状態図、三重点、圧力）
３． 熱現象②（熱伝導、熱伝導方程式）
４． 熱現象③（対流、放射）
５． 熱と仕事（気体のなす仕事、熱の仕事等量、状態方程式、理想気体、ファンデアワールス気体）
６． 熱力学第一法則①（気体の分子運動論、内部エネルギー）
７． 熱力学第一法則②（熱力学第一法則、定積比熱、定圧比熱、マイヤーの関係式）
８． 熱力学第一法則③（断熱変化、比熱比、ポアソンの法則）
９． 熱力学第一法則④（熱機関、熱ポンプ、冷凍機、各種熱機関の熱効率）
１０． 熱力学第二法則①（可逆過程、不可逆過程、エントロピー）
１１． 熱力学第二法則②（カルノーサイクル）
１２． 熱力学第二法則③（統計力学的エントロピー、情報エントロピー）
１３． 統計力学の考え方①（スターリングの公式、二項分布、正規分布）
１４． 統計力学の考え方②（マクスウェルの速度分布則、ゴム弾性）
１５． トピックス
１６． 定期試験
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授業時間外学修の指示
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毎回、講義の後にmanabaを利用して課題（小テスト・レポート）を与える。期限内に答案を提出すること。
課題の内容は、前回講義内容の復習および次回講義内容の予習、とする。
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成績評価の方法
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毎週与える課題（50点）および期末試験（50点）、それぞれの評価を和した総合評価点（100点）について、満点の60％以上に到達した場合に合格とする。
なお、欠席回数が5回を超えた時点で、不合格とする。
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テキスト・参考書等
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参 考 書： 砂川重信 著 『熱・統計力学の考え方』 岩波書店 税抜2,500円 ISBN: 9784000078931
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履修上の留意点
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資料
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備考
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manabaでの課題、期末試験問題を解く際に関数電卓が必要となる場合が多いので用意しておくこと。
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