| 開講学期／Course Start | 2025年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 水/Wed 3 , 水/Wed 4 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | 応用理化学系学科応用物理コース／Department of Applied SciencesCourse of Applied Physics,システム理化学科物理物質システムコース／Department of Sciences and InformaticsCourse of Physics and Materials Sciences |
| 対象学年／Year | 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 | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 統計力学／Statistical Mechanics |
| 単位数／Number of Credits | 2 |
| 担当教員名／Lecturer | 小野 頌太 (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 | J4081 |
| 連絡先／Contact |
小野 頌太(居室：K702 メール：shotaono@muroran-it.ac.jp ) |
| オフィスアワー／Office hours | 小野 頌太(いつでもどうぞ。) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2025/02/13 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
統計力学は、膨大なミクロな粒子からなるマクロな系の性質を、古典力学と量子力学に基づき理解する理論である。本授業では、「ミクロ」と「マクロ」を繋げるアンサンブル（集団）の考え方を習得し、古典系や量子系の問題に応用することで、理想気体や固体の物理的性質を詳細に理解する。これにより、熱力学や固体物理学の理論をより深く理解することができる。また、非平衡統計力学の入門として拡散現象の理論を学び、揺動散逸定理を導出する。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
1. 小正準集団、正準集団、大正準集団の考え方を説明できる。（理解力、論理力） 2. 分配関数を計算し、マクロな系の物理量を計算できる。（計算力） |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数 = 22.5時間(90分x15) 4/09 ガイダンス 4/16 熱力学の復習 4/23 古典統計力学1 4/30 古典統計力学2 5/14 演習1 5/21 正準集団1 5/28 正準集団2 6/04 演習2 6/11 中間試験 6/18 量子統計力学1 6/25 量子統計力学2 7/02 量子統計力学3 7/09 演習3 7/16 拡散現象1 7/23 拡散現象2 7/30 定期試験 ※授業で学んだことを、自己学習により復習すること。 ※各回の学習時間の目安は、事前・事後合わせて４時間必要です。 |
| 教科書 ／Required Text |
和達三樹/十河清/出口哲生「ゼロからの熱力学と統計力学」岩波書店(ISBN:9784000067003) |
| 参考書等 ／Required Materials |
田崎晴明「熱力学」裳華房(ISBN:4563024325)
田崎晴明「統計力学I」裳華房(ISBN:4563024376) 田崎晴明「統計力学II」裳華房(ISBN:4563024384) |
| 教科書・参考書に関する備考 |
本書の著者らは、数理物理学や物性基礎論を専門とするゴリゴリの理論家である。このため、著者らは統計力学に関して深い知識を持っており、本書にはそのエッセンスがわかりやすくかつコンパクトに反映されている。まさに「ゼロから」の学習書として最適であるため、本講義の教科書として採用した。 統計力学の使い方は、シンプルで汎用性がある。大雑把に言えば、対象となる系の「分配関数」を計算して、それをいくつかの公式に代入すれば、エネルギーや比熱が計算できる。例えば、自由粒子系の分配関数を計算して公式を使えば、理想気体の状態方程式（pV=NkT）が導出できる。このため、統計力学を習得することは、「理論のからくりを理解すること」と「分配関数を正しく計算できること」に帰着される。 本書では、1〜4章で熱力学を復習した後、5〜7章で統計力学のエッセンスを説明する。各章の末尾に適切なレベルの演習問題が用意され、かつ詳細な解答が本書の末尾に記されている。これらを一通り読み通すことで、統計力学の基本を習得できるように構成されている。また8章では、他書では扱われない拡散現象が解説されており、「非平衡系」の統計力学の基本も学べるため有益である。 統計力学を学ぶと、その面白さに魅了される学生が続出する。理論をじっくりと学びたい人には、難解ではあるが教科書[1-3]を勧める。 |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
中間試験（40%）、定期試験（40%）、課題レポート（20%）により評価する。100点満点中60点以上を合格とする。到達度目標1,2は中間試験、定期試験、レポートにより評価する。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
・Moodleを利用して授業に関する連絡をします。 ・再試験の有無については、定期試験後にお知らせします。 ・最終的に不合格になった学生は再履修して下さい。 |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
「教科書・参考書に関する備考」を参照 |
| 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 |
「力学B」「熱力学」「熱力学演習」「量子力学A, B」「固体物理A, B」 |
| 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） |
小テスト、課題レポートによる振り返りを行う。 |
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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） |
think-pair-share法を用いたグループ学習を行う。 |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%未満 |
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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） |
無 |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |