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熱力学と統計物理学
( 25 モジュール )

モジュール #1
熱力学入門
熱力学の概要,重要性,関連性

モジュール #2
熱力学システムと特性
熱力学システムの定義,システムの種類,熱力学的特性

モジュール #3
熱力学の第 0 法則
温度と熱平衡の概念

モジュール #4
熱力学の第 1 法則
エネルギー保存,内部エネルギー,仕事,熱

モジュール #5
内部エネルギーとエンタルピー
定義,関係,およびアプリケーション

モジュール #6
比熱と熱容量
熱容量,モル熱容量,潜熱の測定

モジュール #7
等温プロセスと断熱プロセス
等温プロセスと断熱プロセスにおける仕事と熱伝達

モジュール #8
カルノーサイクルと効率
理想的な熱機関,カルノーサイクル,最大効率

モジュール #9
第 2熱力学の法則
エントロピー,自発性,および時間の矢の紹介

モジュール #10
エントロピーと無秩序
無秩序の尺度としてのエントロピー,ボルツマンの表現

モジュール #11
エントロピーの変化と平衡
可逆プロセスと不可逆プロセスにおけるエントロピーの変化

モジュール #12
統計力学: 紹介
熱力学へのミクロ的アプローチ,集団平均

モジュール #13
ミクロカノニカル集団
孤立系,エネルギー固有状態,および温度の概念

モジュール #14
カノニカル集団
熱接触系,ボルツマン分布,および分配関数

モジュール #15
グランドカノニカル集団
開放系,化学ポテンシャル,および粒子数変動

モジュール #16
熱力学的ポテンシャル
ヘルムホルツとギブスの自由エネルギー,マクスウェル関係

モジュール #17
相転移と臨界現象
相転移,臨界指数,普遍性の特徴

モジュール #18
理想気体と実在気体
理想気体の挙動,偏差,状態方程式

モジュール #19
フェルミ-ディラック統計とボーズ-アインシュタイン統計
フェルミ粒子とボソン,量子統計,および応用

モジュール #20
黒体放射
プランクの法則,放射密度,およびシュテファン-ボルツマンの法則

モジュール #21
化学反応と平衡
化学ポテンシャル,反応速度,および平衡定数

モジュール #22
非平衡熱力学
不可逆プロセス,エントロピー生成,およびオンサガー関係

モジュール #23
統計物理学の計算方法
モンテカルロシミュレーション,分子動力学,および重要性サンプリング

モジュール #24
熱力学と統計物理学の応用
生物学,材料科学,工学の応用

モジュール #25
コースのまとめと結論
熱力学と統計物理学のキャリアにおける次のステップの計画

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