熱力学（2013年度）受講者のためのページ

更新情報

• 0802：成績確定．
• 0730：最終試験の案内．
• 0729：最終試験の案内（暫定版）．
• 0722：期末試験の案内．
• 0719：第13回分までの講義内容公開．
• 0614：中間試験採点結果公開．
• 0524：第8回分まで講義内容公開．中間試験の案内．
• 0517：第6回分まで講義内容公開．履修登録確認．
• 0412：第3回分まで講義内容公開．履修登録についての案内．
• 0405：ページ公開．

このページについて

配布資料

• 配布資料１：講義の進め方と成績評価について（0405）

最終試験の案内(0730)

• 等温過程，等圧過程，等積過程における，理想気体が受け取る熱量．
• 等温過程，等圧過程，等積過程における，理想気体のエントロピー変化．
• カルノーサイクルより低い効率を持つサイクルの不可逆性
• 異なる温度を持つ2つの物質を接触させた時の状態変化，到達する熱平衡状態，この変化（熱伝導）の不可逆性．
• 理想気体がジュールの法則を満たす事，マイヤーの公式．
• ゴムの弾性の一般論に基づく断熱伸張による温度変化
• 理想気体のジュール・トムソン係数

期末試験の案内(0722)

残りの時間で，解説を行う．出題範囲は第８回から１３回までの講義内容とする．以下の内容を問うので，必ず，内容を確認しておくこと．

• 断熱自由膨張の不可逆性
• 異なる系を接触させた時の状態変化の方向
• 液相・固相間転移温度（融点）の圧力依存性
• ボイルの法則とジュールの法則を満たす気体の状態方程式
• 熱平衡状態の安定性から導かれる熱力学的不等式
• ゴムの弾性エネルギーの長さ依存性と断熱伸張による温度変化
• ジュール・トムソン係数とジュール・トムソン過程の不可逆性

基本的に，この期末試験と中間試験との平均点により成績評価を行う．その評価が不可，または，可の者を対象として，８月２日（金）にも試験を実施する予定であり，詳細は期末試験後にこのサイトで通知する（７月２９日頃の予定）．

中間試験の案内(0524)

残りの時間で，解説を行う．出題範囲は第７回の講義内容までの範囲とする．特に，以下の内容について，深く考えてくること．

• 理想気体に対するマイヤーの関係式
• 理想気体の準静的変化による等温過程・等圧過程・等積過程における，外部から受ける仕事・外部から受ける熱量・エネルギー上昇
• 上記の変化で構成されるサイクルのP-V図と熱効率
• 熱力学の第２法則と可逆サイクル・不可逆サイクルの熱効率

中間・期末試験で成績が芳しくなかった場合は，８月２日（金）に，全範囲を出題範囲とする最終試験を実施するので，受験し合格すれば単位を与える．ただし，最終試験の成績のみでは，秀と優の評価は与えないので，GPAを気にする学生は，中間・期末試験で勝負すること．また，最終試験の受験資格は，中間試験と期末試験の両方，もしくは，どちらか一方を受験していることとする．

履修登録の確認(0517)

履修登録について(0412)

各回の講義内容

• 第１回 (0405)：準備
  1-1 多変数関数と偏微分：関数，微小変化，微分係数，偏微分
  
  
  
• 第２回 (0409)：熱平衡状態と温度
  2-1 マクロな物理量：示量変数，示強変数，状態量
  2-2 熱平衡状態
  2-3 熱力学の第0法則：温度計
  2-4 温度：経験温度，セ氏温度，気体温度目盛り
  
  
  
• 第３回 (0412)：理想気体
  3-1 ボイル・シャルルの法則：理想気体の状態方程式
  3-2 状態方程式：微分形，熱膨張率，等温圧縮率，圧縮係数，不完全気体
  3-3 気体分子運動論：分子論による圧力，ベルヌーイの法則，ジュールの法則
  
  
  
• 第４回 (0419)：熱・仕事・エネルギー
  4-1 熱：熱，仕事当量
  4-2 第１法則：状態変化とエネルギー保存則
  4-3 準静的変化：熱平衡状態を保つゆっくりとした変化，圧力のする仕事
  4-4 熱容量：定積熱容量，定圧熱容量，マイヤーの関係式
  
  
  
• 第５回 (0426)：熱機関
  5-1 蒸気機関：サイクル，ニューコメンのサイクルとワットの改良
  5-2 カルノーサイクル：等温変化，断熱変化，外部とやり取りする仕事と熱量
  
  
  
• 第６回 (0510)：熱効率
  6-0 これまでの復習：第1法則，熱容量，理想気体，等温膨張による仕事，断熱膨張による仕事，カルノーサイクル
  6-1 熱効率：カルノーサイクルの熱効率
  6-2 永久機関：第1種永久機関，第2種永久機関
  
  
  
• 第７回 (0517)：熱力学の第２法則
  7-1 不可逆変化：熱伝導，自由膨張
  7-2 第２法則：クラウジウスの原理(I)，クラウジウスの原理(II)，トムソンの原理，３つの原理の等価性
  7-3 不可逆サイクルの熱効率：カルノーサイクルの効率との関係，可逆サイクルの熱効率
  
  
  
• 第８回 (0524)：絶対温度とエントロピー
  8-1 絶対温度：可逆サイクルの効率による絶対温度の定義
  8-2 エントロピー：可逆サイクルにおける微小熱量変化と温度の比の総和
  
  
  
• 中間試験(0531)：[試験問題]
  

  得点範囲（下限）	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
  人数（全61人中）	0	2	11	14	9	5	8	2	2	6	2

  （配点＝100-120：平均点＝48.6：最高点＝110）
  コメント（htmlファイル：認証あり）
  
  
  
• 第９回 (0614)：エントロピー変化と不可逆過程
  9-1 エントロピーと第2法則絶対温度：不可逆サイクル，クラウジウスの不等式
  9-2 エントロピー変化（可逆変化）：等積変化，等圧変化，等温変化
  9-3 エントロピー変化（不可逆変化）：熱伝導，自由膨張
  
  
  
• 第１０回 (0621)：熱力学関数
  10-1 基本法則のまとめ：第0法則，第1法則，第2法則，第3法則
  10-2 エントロピー，エネルギー，エンタルピー：熱力学関数と自然な変数，基本関係式
  10-3 自由エネルギー：ヘルムホルツの自由エネルギー，ギブスの自由エネルギー
  10-4 マックスウェル関係式：エントロピー変化の温度，圧力，体積による表現
  
  
  
• 第１１回 (0705)：状態変化と安定性
  11-1 熱力学的関係式：エネルギー関係式，定圧熱容量と定積熱容量の差
  11-2 状態変化の向き：エントロピー増大の法則，ルシャトリエの原理
  11-3 熱平衡状態の安定性：1次の変化量（熱平衡条件），2次の変化量（安定性条件）
  
  
  
• 第１２回 (0712)：化学ポテンシャル
  12-1 粒子数変化：熱力学量の粒子数依存性，化学ポテンシャル差が有る時の状態変化の方向，ギブス・デュエムの関係式
  12-2 相平衡：相平衡条件，相図，共存曲線，等温曲線，クラペイロン・クラウジウスの式
  
  
  
• 第１３回 (0719)：熱力学の応用
  13-1 転移温度の圧力依存性：沸点・融点の圧力依存性
  13-2 ゴム弾性：等温伸張によるエントロピー変化，断熱伸張による温度変化，張力一定伸張による温度変化
  13-3 理想気体分子の速度分布：マックスウェル・ボルツマン分布
  
  
  
• 期末試験(0726)：[試験問題]
  

  得点範囲（下限）	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
  人数（全58人中）	8	7	6	6	2	3	7	6	6	2	5

  （配点＝80-140：平均点＝47.2：最高点＝120）
  コメント（htmlファイル：認証あり）
  

シラバス(北海道大学公式ページ）

• シラバス検索
  
  別ウインドウが開くので，課程区分を「学士課程」，教員名を「suzuura」あるいは「鈴浦」で検索を．
  このシラバスは毎年更新されており，特に，2013年度から担当者が鈴浦に変わったので，再履修者は注意せよ．．

参考書

• ゼロからの熱力学と統計力学，和達三樹他著（岩波書店）
• キッテル熱物理学，山下次郎他訳（丸善）
• 熱学入門，藤原邦男他著（東大出版会）
• 熱現象30講，戸田盛和著（朝倉書店）

統計力学は，熱力学に微視的な説明を与える学問であり，こちらを前提とすると理解しやすい事もあるし，むしろ，統計力学に頼らないと結果が得るのが難しい事もたくさんある．応用物理工学コースでは，3年生の前期・後期で，統計力学について深く学ぶので，その導入としても役に立つことから，これらの書籍を購入しても，無駄になる事は無いだろう．