熱力学（2014年度）受講者のためのページ

更新情報

• 0604：中間試験採点結果公開．
• 0523：中間試験の案内，講義内容更新．
• 0516：講義内容更新．
• 0404：ページ公開．

中間試験の案内(0523)

残りの時間で，解説を行う．出題範囲は第8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，予習してくること．

• 定積温度上昇ー断熱膨張ー定積温度降下ー断熱圧縮の状態変化で構成されるサイクル（オットーサイクルと呼ばれる）の熱効率
• クラウジウスの原理とトムソンの原理の等価性
• ３個の熱源と熱のやりとりを行いヒートポンプを実現する可逆サイクルにおける熱量の関係式．
• 温度と体積が異なる物質間の熱伝導によるエントロピー変化
• ファンデルワールス気体におけるエネルギーの体積依存性

中間・期末試験で成績が芳しくなかった場合は，８月１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．

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（0404）

各回の講義内容

• 第１回 (0404)：熱平衡状態と熱力学量
  1-1 導入：熱力学とは，目的
  1-2 熱力学量：マクロな物理量，状態量
  1-3 熱平衡状態
  1-4 温度：温度計，セ氏温度
  
  
• 第２回 (0411)：気体の状態方程式
  2-1 ボイル・シャルルの法則
  2-2 理想気体：独立変数，無限小変化
  2-3 状態方程式：
  2-4 不完全気体：ファンデルワールス方程式
  
  
• 第３回 (0418)：熱・仕事・エネルギー
  3-1 熱：熱容量
  3-2 仕事：気体の受ける仕事，準静的変化，熱の仕事当量
  3-3 第１法則：断熱変化，一般の状態変化，マイヤーの関係式
  
  
• 第４回 (0425)：熱機関
  4-1 蒸気機関
  4-2 カルノーサイクル：等温変化，断熱変化，カルノーサイクルにおける熱と仕事
  
  
• 第５回 (0502)：熱効率と絶対温度
  5-1 カルノーサイクルの効率
  5-2 トムソンの原理：最大効率
  5-3 絶対温度
  5-4 永久機関
  
  
• 第６回 (0509)：熱力学の第２法則
  6-1 不可逆変化：熱伝導，自由膨張
  6-2 第２法則：クラウジウスの原理
  6-3 クラウジウスの不等式：熱源がN個，温度の連続変化，サイクルの最大効率
  
  
  
• 第７回 (0516)：エントロピー
  7-1 可逆変化：エントロピーの定義，理想気体
  7-2 不可逆変化：エントロピーによる第２法則の表現，熱伝導，自由膨張
  
  
  
• 第８回 (0523)：熱力学関数
  8-1 基本法則：第０，１，２，３法則，孤立系のエントロピー，断熱系のエネルギー，定圧系のエンタルピー
  8-2 自由エネルギー：最大仕事の原理，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
  8-3 マックスウェル関係式：２変数関数の解析性，エントロピーを含む量の別表現
  8-4 熱力学的関係式：気体のエネルギーの体積依存性，定圧熱容量と定積熱容量の差
  
  
  
• 中間試験(0530)：[試験問題]
  

  得点範囲（下限）	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
  人数（全52人中）	3	2	3	3	6	2	1	4	4	3	4	5	12

  （配点＝120：平均点＝74.6：最高点＝120）
  コメント（htmlファイル：認証あり）
  
  

昨年度の試験問題

• 中間試験：[問題][解答例]
• 期末試験：[問題][解答例]
• 最終試験：[問題]

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．

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）
• フェルミ熱力学，加藤正昭訳（三省堂）
• Thermodynamics, Enrico Fermi（Dover）

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と思う．

ただし，熱力学そのものは，統計力学を必要としないことに注意する．熱力学は，巨視的な物理系の性質を説明する強固な論理体系であり，熱平衡状態を記述する学問としては，今後，覆される事はないであろう．

フェルミ熱力学は古典的名著と言われている．しかし，告白すると，つい最近まで，私は読んだことがなかった．昨年度，熱力学の講義をしていることを研究者仲間に話をすると，あまりに多くの人がこの本を褒め称えるので，今回の講義ノートを作る前に読んでみたら，確かに，わかりやすい．

しかし，初学者にとってどうなのかは，今の私には判断できないので，これを教科書として講義をするのはやめておいた．この文献で扱う内容から外れることは，ほとんど，ないので，これをひと通り読んで，内容を理解できるなら，この講義を聞く必要はない．

最後の文献は，フェルミ熱力学の英語版である．比較的，低価格で英語で物理を学ぶいい機会である．研究を始めると，英語の文献を避けて通ることは出来ない．早い段階で，物理の基本用語ぐらいは，覚えておくことを，強く，推奨する．