生命科学部Faculty of Bioscience and Applied Chemistry
MAC300YC(材料化学 / Materials chemistry 300)化学統計力学Statistical Thermodynamics
藤森 裕基Hiroki FUJIMORI
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | 生命科学部Faculty of Bioscience and Applied Chemistry |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2023 |
授業コードClass code | H8553 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
曜日・時限Day/Period | 火1/Tue.1 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 小金井 |
教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
配当年次Grade | |
単位数Credit(s) | |
備考(履修条件等)Notes |
成績優秀者の他学部科目履修制度で履修する学 生:教員の受講許可が必要(オンライン授業の場合は、学習支援システムで許可を得るようにする) |
他学部公開科目Open Program | |
他学部公開(履修条件等)Open Program (Notes) | |
グローバル・オープン科目Global Open Program | |
成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | ○ |
成績優秀者の他学部科目履修(履修条件等)Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
SDGsCPSDGs CP | |
アーバンデザインCPUrban Design CP | |
ダイバーシティCPDiversity CP | |
未来教室CPLearning for the Future CP | |
カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
千代田コンソ単位互換提供(他大学向け)Chiyoda Campus Consortium | |
カテゴリー<生命科学部>Category |
環境応用化学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
This course deals with the basic concepts and principles of statistical mechanics used in chemistry. It also enhances the development of students’ skill in simple numerical method.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的(何を学ぶか)Outline and objectives
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。
到達目標Goal
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。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか(該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連)Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
DP2
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)(学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. )
授業は原則として対面授業で行うが,場合によってはzoom等を用いたオンライン授業やオンデマンド授業で行う場合もある。詳細は学習支援システムで連絡する。
演習や小テスト(またはリアクションペーパー)に関しては,授業時間内または翌週の授業の際に取り上げ,全体に対してフィードバックを行う。
アクティブラーニング(グループディスカッション、ディベート等)の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク(学外での実習等)の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching:対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]:イントロダクション・
ボルツマン分布1
統計的ものの見方、配置と重み
2[対面/face to face]:ボルツマン分布2
ボルツマン分布の導出
3[対面/face to face]:分子分配関数1
分配関数の重要性
4[対面/face to face]:分子分配関数2
並進運動・回転運動からの寄与
5[対面/face to face]:分子分配関数3
振動・電子状態からの寄与
6[対面/face to face]:分子のエネルギー1
エネルギーの基本式
7[対面/face to face]:分子のエネルギー2
並進運動・回転運動からの寄与
8[対面/face to face]:分子のエネルギー3
振動・電子状態・スピンからの寄与
9[対面/face to face]:正準アンサンブル1
アンサンブルの概念
10[対面/face to face]:正準アンサンブル2
平均エネルギーの導出
11[対面/face to face]:内部エネルギー
内部エネルギーの計算と熱容量の導出
12[対面/face to face]:エントロピー
エントロピーと分配関数
13[対面/face to face]:熱力学関数
熱力学関数の導出
14[対面/face to face]:演習・テスト
演習およびテストによりこれまでの理解度の確認を行う。
授業時間外の学習(準備学習・復習・宿題等)Work to be done outside of class (preparation, etc.)
本授業の準備・復習等の授業時間外学習は,4時間を標準とする。教科書および参考書を基に準備学習、復習等を行うこと。学習支援システム通じて,小テスト等を行う場合もある。
テキスト(教科書)Textbooks
<教科書>アトキンス「物理化学(第10版)」下 東京化学同人
参考書References
マッカーリ化学数学 Donald A. McQuarrie (著), 藤森裕基(訳), 松澤秀則(訳), 筑紫格 (訳)(丸善)
成績評価の方法と基準Grading criteria
到達度目標をクリアできているかどうかを演習や小テスト及び期末テスト(またはレポート)により確認する。成績は授業内の演習や小テスト(40%)及び期末テスト(またはレポート)(60%)により評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
演習や小テスト(またはリアクションペーパー)の解答を見ながら授業を進めていく。
その他の重要事項Others
統計力学は、量子力学とともに物質のマクロな性質および分光学の基礎を学ぶうえでも必要不可欠な学問分野である。質問は授業時随時受け付ける。