| 開講学期／Course Start | 2022年度／Academic Year 後期／Second |
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| 開講曜限／Class period | 月/Mon 5 , 月/Mon 6 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | システム理化学科物理物質システムコース |
| 対象学年／Year | 2年 , 3年 , 4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 システム理化学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 必修 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 演習科目 |
| 授業科目名／Course Title | 熱力学演習／Exercises in Thermodynamics |
| 単位数／Number of Credits | 1 |
| 担当教員名／Lecturer | 宮崎 正範 (システム理化学科物理物質システムコース) |
| 時間割コード／Registration Code | J4048 |
| 連絡先／Contact | 宮崎 正範(K302 miyazaki@mmm.muroran-it.ac.jp 0143-46-5665) |
| オフィスアワー／Office hours | 宮崎 正範(火曜日16:15-18:00、時間外でも都合がつけば対応します) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2022/02/28 |
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| 授業のねらい ／Learning Objectives |
本授業では、力学や電磁気学と並んで古典物理学の重要な柱である熱力学について、演習を通して熱力学の法則の理解と熱力学的な考え方を習得していくことを目的とする。 また、コンピュータを援用し得られたグラフや値を物理法則に基づいて考えることで、得られた情報の本質を把握・考察する力（探究力）を養う。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
(1)熱や仕事、内部エネルギー、系、準静的過程などの熱力学の基本的用語や概念を理解し、問題を解くことができる。 (2)偏微分などの数学的手法を用いた熱力学の関係式を理解し、簡単な系について計算ができる。 (3)エントロピーという状態量の概念を理解し、熱力学的状態を表すことができる。 (4)物質の３相（気相、液相、固相）と相転移を学び、相図を説明できるようになる。 (5)気体分子運動論を理解し、熱と分子運動に関する問題を解くことができる。 (6)コンピュータを援用し、熱力学の関係式に基づいてグラフを描くことができる（可視化）。 (7)コンピュータを援用し、数値データからフィッティングにより必要な物理量を抽出したり、得られたグラフから熱力学の視点にたって考察ができる。 |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数(実時間)；22.5時間 基本的に「熱力学」の講義に即して進めます。 第１回：授業のガイダンス、熱平衡と温度 第２回：状態方程式 第３回：準静的過程 第４回：熱力学の第１法則 第５回：熱容量と比熱 第６回：理想気体の断熱変化、まとめ（第1回〜第6回） 第７回：カルノーサイクル 第８回：熱力学第２法則 第９回：熱機関の効率と熱力学的温度目盛り 第１０回：エントロピー 第１１回：不可逆変化とエントロピー、まとめ（第7回〜第11回） 第１２回：自由エネルギーとエクセルギー 第１３回：気相・液相・固相 第１４回：コンピュータを用いた総合演習（物理計算と可視化、気体分子運動論） 第１５回：コンピュータを用いた総合演習（フィッティングによる物理量の抽出） 各回の学修時間の目安は、事前・事後合わせて２時間必要です。 ※新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、授業計画・授業実施方法は変更する可能性があります。 |
| 参考書等 ／Required Materials |
熱力学 押田勇雄, 藤城敏幸著 裳華房 1998(ISBN:9784785321369)
熱学演習 : 熱力学 原島鮮著 裳華房 1979熱学演習 : 熱力学 原島鮮著 裳華房 2013(ISBN:9784785321208) 大学演習熱学・統計力学 久保亮五編 裳華房 1998(ISBN:9784785380328) 熱力学 : 現代的な視点から 田崎晴明著 培風館 2000(ISBN:4563024325) エントロピーと秩序 : 熱力学第二法則への招待 ピーター・W・アトキンス著 ; 米沢富美子, 森弘之訳 日経サイエンス社 1992(ISBN:4532520142) 万物を駆動する四つの法則 : 科学の基本,熱力学を究める ピーター・アトキンス著 ; 斉藤隆央訳 早川書房 2009(ISBN:9784152090072) |
| 教科書・参考書に関する備考 |
本授業は熱力学と並行して行う。熱力学の教科書、プリント、ノートも参考になる。 熱力学に関する書籍は本学附属図書館に多数ありますので、自分に合った本を探してください。 宿題プリント・演習問題プリントの解答例を配布する。また必要に応じて解説プリントを配布する。 |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
演習問題プリント・宿題プリント：65%、不定期に課す小テスト：20%、レポート：15% 60点以上（100点満点中）で合格とする。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、成績評価方法は変更する可能性があります。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
(1)授業、教室の変更、緊急時などの連絡は、授業中またはmoodle等で通知する。 (2)宿題プリント・演習問題プリント、レポートを必ず提出すること。 (3)不定期に小テストを行うので、必ず出席すること。なお、来学できない事由がある場合は、別途対応をするので可能な限り事前に連絡をすること。 (4)追試験は実施しません。不合格者は来年度に再履修をすること。 (5)第14回、第15回は、コンピュータを用いた演習を行うので、「プログラミング入門」及び「プログラミング演習」で行う数値計算と情報処理、「統計的データ分析」で扱う最小二乗法について復習をしておくこと。 |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
・予習にあたる宿題プリントを課す予定である。 ・不定期に小テストを行うので、復習をよく行うこと。 |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
学生便覧「学習目標と授業科目との関係表」参照 |
| 関連科目 ／Related course |
物理学C、熱力学、統計力学、物理物質学実験A・B、プログラミング入門、プログラミング演習、情報システム概論、統計的データ分析 |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
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| 該当するデータはありません | ||||
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Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
事前に予習にあたる宿題プリント等を課し、授業前半で解説・ディスカッション等を行うことがある（反転授業）。授業後半で演習問題について解く（主体的学修）。また、Moodle等を用いた確認テストを行うことで知識の定着を図る（振り返り）。 不定期に小テストを行うので、復習をよく行うこと。 |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%～50% |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
事前に課した宿題プリントまたは演習問題について、履修者に教室のホワイトボードに答案を記述し、解説してもらうことがある。その際、見やすいレイアウトや板書、分かりやすい説明を意識すること。また、グループディスカッションを行うこともある。 |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%～50% |
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Active learning 3-1 ／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等） |
演習問題及びコンピュータを用いた演習を通して、熱力学についての理解を深めることで、深い学修を行う。 古典物理学の基礎である力学、電磁気学と合わせて熱力学を学修することで、その後に履修する物性科学に関する基礎を身につける。 |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%未満 |