到達目標
(ア)孤立系について，多重度関数を求めることができる。
(イ)ボルツマンの原理を理解し，孤立系のエントロピーを求めることができる。
(ウ)熱浴と接した系において，特定の状態が実現する確率が，ボルツマン因子で与えられることを理解する。
(エ)熱浴と接した系について，分配関数，ヘルムホルツの自由エネルギーを求めることができる。
(オ)熱浴と接した系について，系のエネルギー，熱容量を求めることができる。
(カ)熱輻射に関するプランク分布を理解し，簡単な問題を解くことができる。
(キ)固体の比熱に関するデバイの理論を理解し，簡単な問題を解くことができる。
(ク)テーラー展開，ガウス積分，階乗に関するスターリングの近似など，適切な数学手法を用いて，目的の計算ができる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目(ア) | 孤立系について多重度関数・ボルツマンの原理を説明でき，問題を解くことができる。 | 孤立系について多重度関数・ボルツマンの原理を説明できる。 | 孤立系について多重度関数・ボルツマンの原理を説明できない。 |
| 評価項目(イ) | 熱浴と接した系において，ボルツマン因子・分配関数・ヘルムホルツの自由エネルギーを説明でき，問題を解くことができる。 | 熱浴と接した系において，ボルツマン因子・分配関数・ヘルムホルツの自由エネルギーを説明できる。 | 熱浴と接した系において，ボルツマン因子・分配関数・ヘルムホルツの自由エネルギーを説明できない。 |
| 評価項目(ウ) | 熱輻射に関するプランク分布・固体の比熱に関するデバイの理論を説明でき，問題を解くことができる。 | 熱輻射に関するプランク分布・固体の比熱に関するデバイの理論を説明できる。 | 熱輻射に関するプランク分布・固体の比熱に関するデバイの理論を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 B1 数学、自然科学および情報工学の基礎理論に裏打ちされた知識や技術を体系的に修得する。
JABEE c 数学及び自然科学に関する知識とそれらを応用する能力
本校教育目標 ② 基礎学力
教育方法等
概要:
本講義では，統計熱力学を学ぶ。我々の身のまわりで観られる"巨視的"熱現象は，"微視的"な視点で考えると，膨大な数の粒子が様々な状態をとることで生じている。本講義では，微視的視点から，粒子の状態の平均像を考え，これを巨視的現象と繋げていく。特に，物性の熱力学的側面に焦点を当てて講義をする。
授業の進め方・方法:
注意点:
前半で，熱力学的エントロピーと統計力学的エントロピーが一致することを学習するが，大学レベルの熱力学の授業を履修していない学生は，カルノーサイクルとエントロピーについて自習してほしい。また，複雑な計算が多いので，予習・復習を欠かさぬよう心掛けてほしい。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
多重度関数 ：状態の数え方と多重度関数，平均値 |
状態の数を数えることができる。
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| 2週 |
多重度関数 ：状態の数え方と多重度関数，平均値 |
スターリングの近似を使い，多重度関数を近似的に求めることができる。
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| 3週 |
多重度関数 ：状態の数え方と多重度関数，平均値 |
平均値を求めることができる。
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| 4週 |
エントロピーと温度 ：熱平衡，ボルツマンの原理，エントロピー増加の法則，熱力学の法則 |
熱平衡を説明できる。
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| 5週 |
エントロピーと温度 ：熱平衡，ボルツマンの原理，エントロピー増加の法則，熱力学の法則 |
ボルツマンの原理を説明できる。
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| 6週 |
エントロピーと温度 ：熱平衡，ボルツマンの原理，エントロピー増加の法則，熱力学の法則 |
エントロピー増加の法則を説明できる。
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| 7週 |
エントロピーと温度 ：熱平衡，ボルツマンの原理，エントロピー増加の法則，熱力学の法則 |
熱力学の法則を説明できる。
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| 8週 |
ヘルムホルツの自由エネルギー ：ボルツマン因子，分配関数，可逆過程，自由エネルギー |
ボルツマン因子を説明できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
ヘルムホルツの自由エネルギー ：ボルツマン因子，分配関数，可逆過程，自由エネルギー |
分配関数を説明できる。
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| 10週 |
ヘルムホルツの自由エネルギー ：ボルツマン因子，分配関数，可逆過程，自由エネルギー |
可逆過程を説明できる。
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| 11週 |
ヘルムホルツの自由エネルギー ：ボルツマン因子，分配関数，可逆過程，自由エネルギー |
ヘルムホルツの自由エネルギーを説明できる。
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| 12週 |
熱輻射 ：プランク分布関数，黒体輻射，固体のフォノン（デバイの理論） |
黒体輻射・プランク分布関数を説明できる。
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| 13週 |
熱輻射 ：プランク分布関数，黒体輻射，固体のフォノン（デバイの理論） |
黒体輻射・プランク分布関数を説明できる。
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| 14週 |
熱輻射 ：プランク分布関数，黒体輻射，固体のフォノン（デバイの理論） |
固体の比熱に関するデバイの理論を説明できる。
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| 15週 |
熱輻射 ：プランク分布関数，黒体輻射，固体のフォノン（デバイの理論） |
固体の比熱に関するデバイの理論を説明できる。
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 定期試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 50 | 100 |
| 分野横断的能力 | 50 | 50 | 100 |