東工大地球惑星科学科「統計力学」授業終了

8 6月

8月1日で授業を終えました。

期末レポート問題は

期末レポート問題2022

です。8月15日が提出期限です。

 

第1回の講義ノートをアップました。

第2回の講義ノートをアップました。

第3回の講義ノートをアップました。

第4回の講義ノートをアップました。いよいよ「統計力学」に入ります。

第5回の講義ノートをアップました。

第6回の講義ノートをアップました。

第7回の講義ノートをアップました。いよいよ量子統計です。

第8回の講義ノートをアップました。 L5B

第9回の講義ノートをアップました。L6A

第10回講義ノートをアップました。L6B

第11回講義ノートをアップました。そうまとめ

第12回講義ノートをアップました。コンパクト星L7

第13回講義ノートをアップました。初期宇宙L8

第14回講義ノートをアップました。マクスウェルの悪魔

 

 

 

 

2Q の授業を6月13日(月)から開講します。毎週月曜日と木曜日です。以下にシラバスを転記します。

 初学者向けに,統計力学の基本的な考え方の理解をまず最初に目指す。熱力学の復習からはじめ、古典的な気体分子運動論,確率分布の考え方を導入し,統計集合を理解する。その後,標準的な小正準集合,正準集合,大正準集合と進み,量子統計まで学ぶ。最後にいくつかの典型的な応用例を紹介する。授業1回あたり講義2時限、演習2時限を行う。

【到達目標】
地球惑星科学の勉強や研究において有用となる,地球惑星科学関連知識としての統計力学を修得することを目標とする。

キーワード

熱力学、気体分子運動論,確率分布,小正準集合,正準集合,大正準集合、エントロピ-、自由エネルギ-、分配関数

授業の始めに前回のまとめを行い、途中で簡単な宿題を出して理解の助けにする。最後に全体のまとめを行ってから期末試験を行う。

第1回

熱力学の復習(1)

第1法則、熱とは何か、L1A

第2回

熱力学の復習(2)

カルノーの定理、エントロピ-L1B

第3回

気体分子運動論

マクスウェル分布、ベルヌイの式 L2

第4回

熱力学と統計力学の関係

マクロとミクロの物理 L3A

第5回

ミクロカノニカル統計

等重率、ボルツマン公式、理想気体の例L3Bpdf

第6回

カノニカル統計(1)

ミクロカノニカル統計からの導出、自由エネルギ-L4

第7回

カノニカル統計(2)

分配関数、ボルツマン統計

第8回

カノニカル統計(3)

例題:自由粒子、調和振動子

第9回

大カノニカル統計

ギブスの自由エネルギ-、化学ポテンシャル

第10回

量子統計(1)

ボース統計、ボース凝縮  L5A

第11回

量子統計(2)

フェルミ統計、フェルミ縮退

第12回

統計力学の宇宙物理への応用(1)

白色矮星、中性子星、チャンドラセカール限界

第13回

統計力学の宇宙物理への応用(2)

初期宇宙における元素合成

第14回

総まとめ

ポイントを復習する

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ本学の学修規程で定められた時間を目安に行う。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

・「熱力学I」,田崎晴明、培風館
・「熱学・統計力学」,久保亮五,裳華房

成績評価の基準及び方法

講義で課される宿題のレポートと最終レポートの成績(合わせて50%), 及び演習時の課題への取り組みと小テストの成績(合わせて50%)に基づいて評価する。

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