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物理学科２年次、ただし、他学科からの受講も歓迎する。
（まずは、WebClassに入ってください、そこに指示が書いてあります）
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力学Iや電磁気学Iなどの一年生科目を理解し、微分積分などの数学を身に着けていること
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熱力学の個別の基本法則を理解する。それぞれの基本法則の関係性を理解する。基本法則を組み合わせた理論体系を理解し、現実の系への応用問題に適用できるようにする。
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熱力学は物理学の中でも、力学や電磁気学とともに、土台となる学問であり、物理学の考え方を理解する方法を学ぶ場である。また、熱力学は統計力学を理解する上では特に重要であり、次のステップへの準備学習としても重要である。さらに、熱力学は、基礎研究の最前線や応用分野でも重要であり、将来的に実用することも念頭に置いて、学習することが必要である。この講義により、自然現象をすじみちを立てて理解する物理学の考え方を身につけ、現代物理学を理解し応用するための基礎を養成するとともに、物理学が関わる様々な科学分野に貢献し、広く社会で活躍できる人材を養成する。
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熱平衡状態、温度の定義、等温過程、断熱過程、可逆過程、不可逆過程、準静的過程、熱力学の第１法則・第２法則、自由エネルギー、エントロピー、カルノーの定理
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熱力学では、巨視的な視点から熱が関与する現象に内在する普遍的な法則を探ってゆく。それをどのように定量化するか、また具体的な現象にどのように適用するかを学ぶ。
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テキストを配して講義をおこなう。テキストはWebclassからダウンロードしてください。講義は、前回までの内容を理解していることを前提として行うので、復習を怠るとついてゆけなくなります。講義内容を理解しているかを、複数種類の課題で確認します。
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授業１回あたり合計４時間の事前準備・事後展開学修が目安となります。事前準備学修として、WebClassの資料や参考書等で授業内容を予習しておいてください（１時間程度）。事後展開学修として、授業内容の重要ポイントを整理し、授業で残した計算や課題等に取り組んでください（３時間程度）。
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第１回 熱力学に論理的構造について (公理、論理、理想化)と数学的予備知識（偏微分と全微分）
第２回 熱力学第０法則と温度
第３回 熱量と比熱及び熱力学第１法則
第４回 平面グリーンの定理と状態量及び第１法則からのエントロピーの議論
第５回 熱力学第２法則とエントロピー
第６回 自由膨張過程とエントロピー
第７回 熱力学第３法則
第８回 ファンデアワールス状態方程式
第９回 気体分子運動論と固体の比熱
第１０回 断熱過程の応用とカルノーサイクル1（カルノーサイクルの紹介とカルノーの理論）
第１１回 カルノーサイクル２（カルノーの理論の証明、エントロピー増大則の導出）
第１２回 様々な熱機関と熱力学ポテンシャル
第１３回 ジュールトムソン過程と自由膨張過程の応用
第１４回 相と相転移
第１５回 熱力学の応用（ゴム弾性、光子気体、磁性体の熱力学）
第１６回 期末テスト
・ 物理学演習IIにおいて３週に一度熱力学の演習を行う。本講義と一体のものとして履修すること（ただし、他学科の人、すでに演習を履修済みの人は、演習の問題などを各個人で勉強すること）。
・ 進度はずれることがある。また、一部の内容は進度によっては適宜取捨選択することがある。
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期末試験は7割程度、その他の課題（レポート、Webclassの小テスト）を3割程度とする。
講義内容を理解しているかを第一に評価し、さらに応用力も評価する。これまで経験上、レポートやWebclassの小テストと期末テストの成績は強い相関があるので、日ごろから勉強し、課題をこなすことが重要である。
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成績評価基準
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埼玉大学単位修得の認定に関する規則に基づき、履修者が授業の到達目標をどれだけ達成したかに応じて以下の通り評価する。
「到達目標を超え、全般的に特に秀でている」 =GP:4 = S
「到達目標を超えており、部分的に秀でている」 =GP:3.5=A+
「到達目標を超えている」 =GP:3 = A
「到達目標に十分達しており、部分的に秀でている」 =GP:2.5=B+
「到達目標に十分達している」 =GP:2 = B
「到達目標に最低限達しており、部分的に B 以上の水準にある」=GP:1.5=C+
「到達目標に最低限達している」 =GP:1 = C
「到達目標に達していない」 =GP:0 = D
「到達目標の達成度を測る材料がない」 =GP:0=F
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テキストはWebclassからダウンロードすること
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978-4-06-157203-
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熱力学
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菊川芳夫 著,菊川, 芳夫,二宮, 正夫, 1944-,北原, 和夫, 1946-,並木, 雅俊, 1953-,
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講談社
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2010
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978-4-7853-2232-
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熱力学 : 物理学講義
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松下貢 著,松下, 貢, 1943-,
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裳華房
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2009
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978-4-7819-1397-
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熱・統計力学講義ノート
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森成隆夫 著,森成, 隆夫, 1971-,
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サイエンス社
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2017
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4-7819-0762-8
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熱力学の基礎
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宮下精二 著,宮下, 精二, 1954-,
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サイエンス社
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1995
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978-4-320-03466-
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現代の熱力学
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白井光雲 著,白井, 光雲,
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共立出版
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2011
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978-4-13-062609-
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熱力学の基礎
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清水明 著,清水, 明, 1956-,
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東京大学出版会
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2007
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熱力学は完成度の高い体系ですが、熱という実体のないものをそのまま物理学のまな板に載せるため、なかなかとらえがたいところがあります。そのためか、熱力学の定式化の過程は本によって非常に様々です。本講義で熱力学の体系を勉強し、全体像を理解してから、さらに、別の教科書で勉強してみることをお勧めします。
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hirotani@mail.saitama-u.ac.jp
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基本的は、月曜、木曜、金曜。WbClass上のメッセージ機能での質問を歓迎する。
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