節 | 内容 | 回 | 日 | 備考 |
---|---|---|---|---|
0-1 | 講義の目標と講義の進め方 | 1 | 4/13 | |
Chapter 1 | Introduction -- 熱力学の重要性 | 1 | 4/13 | 地球科学者向けの Introduction:教科書とは異なる |
Chapter 2 | 設定 | |||
2-1 | 平衡状態 | 1 | 4/13 | |
2-1-1 | 温度 | 1 | 4/13 | |
2-1-2 | 壁 | 2 | 4/20 | |
2-1-3 | 環境 | 2 | 4/20 | |
2-2 | 物質の熱力学的性質 | 2 | 4/20 | |
2-2-1 | 状態方程式 | 1,2 | 4/13,4/20 | |
2-2-2 | 熱容量 | 2,3 | 4/20,4/27 | |
2-3 | 熱と仕事 | 3 | 4/27 | |
2-3-1 | 仕事 | 3 | 4/27 | |
2-3-2 | 熱 | 3 | 4/27 | |
2-4 | 形式的設定 | 3 | 4/27 | |
2-4-1 | 状態と状態変数 | 3 | 4/27 | |
2-4-2 | 示量変数と示強変数 | 4 | 5/11 | |
2-4-3 | 過程 | 3 | 4/27 | |
2-4-4 | 仕事と熱 | 3 | 4/27 | |
2-5 | 準静的過程 | 4 | 5/11 | |
Chapter 3 | 熱力学第1法則 | |||
3-1 | 熱と仕事の等価性 | 3 | 4/27 | |
3-2 | 内部エネルギー | 3,4 | 4/27,5/11 | |
3-2-1 | 内部エネルギーの決定 | 4,5 | 5/11,5/18 | |
3-2-2 | 例:理想気体 | 4 | 5/11 | |
3-3 | 断熱曲線 | 4 | 5/11 | |
Chapter 4 | 熱力学第2法則 | |||
4-1 | 永久機関 | 5 | 5/18 | |
4-1-1 | ケルビンの原理 | 5 | 5/18 | |
4-2 | 等温過程における熱力学原理 | 5 | 5/18 | |
4-2-1 | 最小仕事の原理 | 5 | 5/18 | |
4-2-2 | 最大吸熱の原理 | 5 | 5/18 | |
4-3 | 2温度機関 | 6 | 6/01 | |
4-4 | カルノーの定理 | 6 | 6/01 | |
4-4-1 | カルノー機関 | 6 | 6/01 | |
4-4-2 | カルノーの定理の証明 | 6 | 6/01 | |
4-5 | 絶対温度 | 6 | 6/01 | |
4-5-1 | 理想気体温度との関係 | 6 | 6/01 | |
Chapter 5 | エントロピー | |||
5-1 | 不可逆性 | 7 | 6/8 | |
5-2,3 | エントロピーの定義と本質 | 7 | 6/8 | エントロピーの導入の仕方は教科書とは少し異なる |
5-4 | 例:理想気体のエントロピー | 7 | 6/8 | |
5-補足 | エントロピーの考え方のまとめ直し | 8 | 6/15 | エントロピーを使って第2法則を再整理 |
5-5 | 完全な熱力学関数 | 8 | 6/15 | |
5-6 | 例:可逆熱接触 | 9 | 6/22 | |
Chapter 6 | 熱力学関係式 | |||
6-1 | 自由エネルギー | 9 | 6/22 | 導入の仕方を教科書と少し変える。ルジャンドル変換の数学的意味について補足する。 |
6-2 | 微分形式による記述 | 9 | 6/22 | |
6-2補足 | 微分形式を使った偏微分公式の導出 | 10 | 6/29 | |
6-3 | エネルギー方程式 | 10 | 6/29 | |
Chapter 7 | これまでのまとめ(熱力学の骨格部分) | ここからは教科書から離れる。ここでは、 エントロピーの存在を最初に認めるというやり方で、熱力学を整理し直す。 | ||
7-1 | 基礎となる前提 | 10 | 6/29 | エントロピーありき方式 |
7-2 | 熱力学第1法則、第2法則 | 10 | 6/29 | |
7-3 | 熱力学関数(熱力学ポテンシャル) | 10 | 6/29 | Maxwell の関係式など |
7-4 | 変化の方向 | 10 | 6/29 | 断熱:エントロピーの増分>0、等温:ヘルムホルツの自由エネルギーの増分<外からされる仕事 |
7-5 | 平衡条件 | 11 | 7/06 | 圧力と温度が平衡状態で等しくなる。熱は温度が高い方から低い方に流れる。 |
7-6 | 平衡状態の安定性 | 11 | 7/06 | 結果(熱容量、圧縮率が正になること)だけを紹介して、導出はノートを渡して説明は省略 |
Chapter 8 | 相転移 | 教科書 6.5 に相当するが、地球科学における重要性に鑑みて 教科書よりもかなり詳しく扱う | ||
8-1 | 相転移とは? | 11 | 7/06 | |
8-2 | Clapeyron-Clausius の式 | 11,12 | 7/06,7/13 | 相図の見方、Gibbs 自由エネルギーとの関係を詳細に議論 |
8-3 | 相変化とマントル対流 | 12 | 7/13 | olivine-spinel-perovskite 相変化がマントル対流に与える影響 |
8-4 | van der Waals の状態方程式と気液相転移 | 13 | 7/20 | |
Chapter 9 | 星の熱力学 | 星の熱力学のサワリをトピック的に少しだけ扱う | ||
9-1 | ビリアル定理 | 13 | 7/20 | 重力入りの熱力学。質点系を使うやり方で導出 |
9-2 | みかけ上の負の熱容量 | 13 | 7/20 | 星は光を出すと暖まる。Faint young Sun paradox |