2025年度 (最新) 学院等開講科目物質理工学院材料系材料コース

相平衡の熱力学

開講元: 材料コース
担当教員: 曽根正人 / CHANG TSO-FU
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火3-4 (J2-303 (J234)) / 金3-4 (J2-303 (J234))
クラス: -
科目コード: MAT.M409
単位数: 200
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月19日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

材料学を理解するための最も重要な基礎学問は，熱力学である。本講義では，解析的な取扱いの容易な合金材料の相平衡に着目し，材料熱力学の基礎について分かり易く説明する。すなわち，熱力学の基本原理である「第一法則」および「第二法則」の意味について詳細に説明し，「内部エネルギーの最小則」および「エントロピーの最大則」として知られる熱力学的安定条件を導出する。
　この熱力学的安定条件を用いると，材料の平衡状態は単一の基本関係式により完全に記述できる。この結論に基づき，平衡状態図を計算する方法等を紹介する。

到達目標

・熱力学の基本法則を理解する。
・種々の基本関係式に対し，独立変数と共役変数の関係を理解する。
・所与の独立変数の組合わせに対する平衡状態を理解する。

キーワード

第一法則，第二法則，内部エネルギー，エントロピー，基本関係式，平衡状態，ルジャンドル変換，マクスウェルの関係式，ヤコビの変換法，ギブスの相律，正則溶体

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

配布資料を元に，毎回の課題が講述される。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	第一法則と第二法則	熱力学の第一法則および第二法則の概念について理解する。
第2回	内部エネルギーとエントロピー	内部エネルギーとエントロピーの概念について理解する。
第3回	基本関係式と共役変数	基本関係式の独立変数と共役変数について理解する。
第4回	多成分系の基本関係式	多成分系の基本関係式について理解する。
第5回	平衡状態の評価	平衡状態の概念について理解する。
第6回	ルジャンドル変換	種々の基本関係式に対するルジャンドル変換について理解する。
第7回	マクスウェルの関係式	マクスウェルの関係式の導出法や活用法について理解する。
第8回	種々の基本関係式に対する極値原理	種々の基本関係式に対する極値原理について理解する。
第9回	平衡条件と可逆仕事	平衡条件と可逆仕事について理解する。
第10回	多成分系の相平衡	多成分系の相平衡について理解する.
第11回	ギブスの相律	ギブスの相律の概念や応用について理解する。
第12回	平衡状態図の熱力学的計算法	平衡状態図の熱力学的計算法について理解する。
第13回	正則溶体	正則溶体について理解する。
第14回	析出反応の駆動力	析出反応の駆動力を熱力学的に導出する手法について理解する。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

配布資料を教科書とする。

参考書、講義資料等

配布資料を教科書とするが，参考書は特段指定しない。

成績評価の方法及び基準

演習，中間試験および期末試験の総合得点により評価する。その際，100点満点の総合得点が60点以上を合格とする。

履修の条件・注意事項

特に無し

オフィスアワー

メールで事前連絡

その他