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基礎物理学４
| 令和元年度以前入学者 | 基礎物理学４ | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 教員名 | 名越篤史 | ||||
| 単位数 | 2 | 学年 | 2 | 開講区分 | 文理学部 |
| 科目群 | 化学科 | ||||
| 学期 | 後期 | 履修区分 | 選択必修 | ||
| 授業の形態 | オンデマンド授業（Powerpointによる資料配信） Blackboard ID: 月曜1限→20203585 |
|---|---|
| 授業概要 | 分子集団の統計力学について学習する。 |
| 授業のねらい・到達目標 | 理想気体の状態方程式に従う気体分子の運動をマクスウェル-ボルツマン分布を用いて理解できる。 ボルツマン分布と分子分配関数を説明できる。 分子分配関数を用いて物理量（比熱、磁化率）を計算できる。 協同現象について学び、平均場近似の手法について知見を得る。 この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP6及びカリキュラムポリシーCP9に対応しています。 |
| 授業の方法 | 講義を主体とする。小テストを行なう。 わからないところは授業時間外ではメール等で質問してください。 課題の提出方法，フィードバック方法等については，授業開始時に提示する。 |
| 授業計画 | |
|---|---|
| 1 |
理想気体の状態方程式 教科書11.1 【事前学習】シラバスを良く読み，授業全体の流れを理解しておく。 （1時間） 【事後学習】ボイルの法則、シャルルの法則、理想気体の状態方程式についてノートに整理してまとめておくこと。 （1時間） |
| 2 |
分子運動と気体の圧力 教科書11.2 【事前学習】教科書211～213ページまでよんでおくこと。 （1時間） 【事後学習】11.6式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （1時間） |
| 3 |
気体分子の速度分布 教科書11.3 【事前学習】教科書213～217ページまでよんでおくこと。 （２時間） 【事後学習】11.26,27,28の各式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （２時間） |
| 4 |
占有する確率分布 教科書18.1 【事前学習】教科書374～376ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】確率分布の考え方について、ノートに整理してまとめておくこと。 （１時間） |
| 5 |
ボルツマン分布の導出 教科書18.2 【事前学習】教科書377～380ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】ボルツマン分布について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （１時間） |
| 6 |
分子分配関数のもつ意味 教科書18.3 【事前学習】教科書381～382ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】18.18式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （１時間） |
| 7 |
熱力学量と分子分配関数 教科書18.4 【事前学習】教科書382～384ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】18.22, 18.27の２式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （１時間） |
| 8 |
分子運動と分子分配関数 教科書18.5 【事前学習】教科書384～388ページまでよんでおくこと。 （２時間） 【事後学習】18.35,40,44の３つの式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （３時間） |
| 9 |
系の分配関数 教科書18.6 【事前学習】教科書388～390ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】アンサンブルについて、ノートに整理してまとめておくこと。 （１時間） |
| 10 |
系の分配関数と分子分配関数 教科書18.7 【事前学習】教科書393～395ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】18.60式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （２時間） |
| 11 |
熱力学量の微視的意味 教科書18.8 【事前学習】教科書393～395ページまでよんでおくこと。 （１時間） 【事後学習】ボルツマンの式について自分で導出して、ノートに整理してまとめておくこと。 （２時間） |
| 12 |
統計力学的計算による常磁性物質の磁化率の計算 （１）高温近似 参考書5.2 【事前学習】2準位系の分配関数について、エネルギーやエントロピーがどうなるか予想しておく。 （４時間） 【事後学習】キュリーの法則についてノートに整理してまとめておく。 （３時間） |
| 13 |
統計力学的計算による常磁性物質の磁化率の計算 平均場近似 参考書5.2 【事前学習】2準位のエネルギー差が、温度よりも大きいときについてどうなるか予想しておく。 （４時間） 【事後学習】キュリー・ワイスの法則の導出に関して課題を出す。 （８時間） |
| 14 |
解説
【事前学習】第1３回までの講義内容を理解し消化しておく。 （６時間） 【事後学習】⾃分の解答と正解を照らし合わせ、理解不足の部分について再度問題を解いてみる。 （２時間） |
| 15 |
これまでの復習・解説を行い授業の理解を深める。
【事前学習】第14回までの講義内容を理解し消化しておく。 （２時間） 【事後学習】これまでの授業を通して理解不⾜だった部分をノートにまとめる。 （２時間） |
| その他 | |
|---|---|
| 教科書 | 寺嶋 正秀・馬場 正昭・松本 吉泰 『現代物理化学』 化学同人 2015年 第1版 |
| 参考書 | 日本大学文理学部化学科（編） 『大学基礎・専門課程の化学実験マニュアル』 共立出版 2009年 第2版 |
| 成績評価の方法及び基準 | 授業参画度(100%) 授業参画度は、BlackBoardの授業資料へのアクセス状況や課題を通じて評価する。 また、授業内容への質問等があれば、授業参画度として評価する。 |
| オフィスアワー | 質問等は，BlackBoardを通じてメールで随時受け付ける。 |
| 備考 | 教科書の指定範囲を各自予習のこと。また、授業終了後必ず復習すること。復習しても、わからないことは質問すること。 |