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物性化学特論

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令和４年度以降入学者 物性化学特論
教員名 藤森裕基
単位数    2 課程     開講区分 文理学部
科目群 相関理化学専攻
学期 後期 履修区分 選択必修
授業形態 対面授業
Blackboard ID 20234868
授業概要 物質を構成する原子、分子、電子等の量子力学的エネルギー状態を基に、統計学的手法を用いて物質の熱力学的性質、巨視的物性をミクロな立場から説明する学問体系である統計力学の基礎について講義および演習を通じて学習する。
授業のねらい・到達目標 ボルツマン分布と分配関数について理解する。
分配関数と各種熱力学関数の関係を理解する。
具体的な各種熱力学関数を自ら計算する能力を身につける。
授業の形式 講義
授業の方法 対面授業にて講義を行い，その後，各自で課題に取り組む。課題の提出やフィードバックついては，Blackboard等を利用する。
授業計画
1 ガイダンス・統計力学の概略
【事前学習】シラバス内容の確認 （2時間）
【事後学習】学修内容の整理 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 ボルツマン分布の導出
【事前学習】参考書等のボルツマン分布の導出に関する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
3 分配関数の重要性
【事前学習】参考書等の分配関数に関する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
4 並進運動・回転運動からの寄与
【事前学習】参考書等の分配関数に関する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
5 振動・電子状態からの寄与
【事前学習】参考書等の分配関数に関する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
6 エネルギーの基本式
【事前学習】参考書等のエネルギーの基本式に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
7 並進運動・回転運動からの寄与
【事前学習】参考書等のエネルギーの基本式に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
8 振動・電子状態・スピンからの寄与
【事前学習】参考書等のエネルギーの基本式に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
9 アンサンブルの概念
【事前学習】参考書等のアンサンブルの概念に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
10 平均エネルギーの導出
【事前学習】参考書等の平均エネルギーの導出に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
11 内部エネルギーの計算と熱容量の導出
【事前学習】参考書等の内部エネルギーの計算と熱容量の導出に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
12 エントロピーと分配関数
【事前学習】参考書等のエントロピーと分配関数に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
13 熱力学関数の導出
【事前学習】参考書等の熱力学関数の導出に関連する部分を熟読する （1時間）
【事後学習】参考書等の問題を解いて，理解を深める （3時間）
【授業形態】対面授業
14 レポート作成に関する議論
【事前学習】レポートのテーマを準備する （1時間）
【事後学習】レポートの作成 （3時間）
【授業形態】対面授業
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】レポートの作成 （3時間）
【事後学習】総復習により，統計力学に関する理解を深める （1時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 使用しない
参考書 中野元裕・上田貴洋・奥村光隆・北河康隆 訳 『アトキンス 物理化学』 東京化学同人 2017年 第10版
藤森裕基・松澤秀則・筑紫格 訳 『マッカーリ 化学数学』 丸善出版 2014年 第1版
成績評価の方法及び基準 レポート(70%)、授業参画度:演習，小テスト(30%)
オフィスアワー 開講時に指示する

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