シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


11640072 

△統計力学
Statistical Mechanics
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

  木村 佳文

<概要/Course Content Summary>

 普段我々が取り扱う物質は,非常に多くの数の分子や原子の集団から構成されており,たとえば気体の状態方程式や比熱,あるいは固体の比熱や磁化率といった量は,個々の分子の性質だけではなく,それらが集団としてまとまったときに持つ性質から決定される。分子や原子のもつ性質を出発点として,気体や液体,固体のような物質集団を取り扱う学問は,統計力学と呼ばれる。この授業では,確率・統計的な考え方を用いることで,原子分子から出発して理想気体の状態方程式や,液体の構造がどのように理解できるかを示す。あわせて気体や液体の輸送性質について理解する事を目標とする。 
 この科目を理解するためには,物理化学Ⅰ~Ⅴの基礎的な内容を理解している他,高校および大学で学んだ程度の数学と物理をマスターしている必要がある。 
 本科目は,「学習・教育目標 B 化学分野における専門知識の修得(2)専門応用」に相当する物理化学分野の専門基礎を学習する。 

<到達目標/Goals,Aims>

(1)確率・統計の基礎的事項が理解できる。 
(2)分子分配関数の概念が理解できる。 
(3)カノニカル・アンサンブルと熱力学の関係が理解できる。 
(4)理想気体の熱力学性質を統計力学的に計算できる。 
(5)分子間相互作用について理解できる。 
(6)気体や液体の輸送性質について理解できる。

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 確率・統計の基礎的事項の復習。最大確率分布  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15A章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) Boltzmann分布  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15A章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 分子分配関数(並進)  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15B章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 分子分配関数(回転/振動)  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15B章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 分子のエネルギー  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15C章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 正準アンサンブル  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15D章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) エネルギーとエントロピー  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15E章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 熱力学関数  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト15F章の予習と復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) ここまでの復習  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題の予習と復習 
(実施回/ Week) 10  (内容/ Contents) 分子の電子的性質  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト16A,B章の予習と復習 
(実施回/ Week) 11  (内容/ Contents) 分子間相互作用と液体  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト16B,C章の予習と復習 
(実施回/ Week) 12  (内容/ Contents) 気体の輸送性質  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト19A章の予習と復習 
(実施回/ Week) 13  (内容/ Contents) 液体の運動  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト19B章の予習と復習 
(実施回/ Week) 14  (内容/ Contents) 拡散  (授業時間外の学習/ Assignments) テキスト19C章の予習と復習 
(実施回/ Week) 15  (内容/ Contents) 総括  (授業時間外の学習/ Assignments) 総復習 

授業は講義形式ですすめるが,途中にゼミ形式の演習を取り入れ,内容の理解を進める。 
また,上記の計画は目安であり,理解度に応じて進度を調節する。

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

期末評価  60%  具体的な問題について理解度をチェックする 
平常点  40%  レポート,小テスト, 演習 

今年度はコロナ対応のため,通常の期末試験ができない可能性があるので,成績評価を分散させる形で行う。平常点は,授業でだされる課題への取り組みや,演習での回答,レポートの評価を総合する。平常点40点,期末評価60点で合計して成績評価を行う。

<テキスト/Textbook>

アトキンス 著(千原・中村訳)  『物理化学(下)』第10版  (東京化学同人、2017年) ISBN:978-4-8079-0908-7  物理化学I-V,統計力学の6科目共通 

 

授業はアトキンスの物理化学(下)(第10版)に沿って行うが,別の参考書を持っている学生は,該当する箇所を読んで理解を深めてもらえればよい。

<参考文献/Reference Book>

マッカーリ・サイモン 著(千原・江口・斉藤 訳)  『物理化学(上・下)』(東京化学同人、1999年)
 

アトキンス・パウラ 著(中野・上田・奥村・北河 訳)  『物理化学(上・下)』第10版 (東京化学同人、2017)
 

エンゲル・リード著(稲葉 章訳)  『物理化学(上・下)』(東京化学同人、2015年)
 

機能分子・生命化学科物理化学研究室 編  『量子化学・熱統計力学入門』(2016年)研究室のホームページにPDF版を掲載している。 
 

<参照URL/URL>

https://www1.doshisha.ac.jp/~bukka/stat.html 
 
 

お問合せは同志社大学 各学部・研究科事務室まで
 
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