物質 物理化学Ⅱ 4年・通年・選択・学修2単位
担当教員 宮下 美晴 連絡先 
講義の概要 エンタルピー、エントロピー、自由エネルギーといった熱力学の基本概念を用い、種々の変化・反応をエネルギーの観点から理論的に解釈できるようにする。
到達目標 1.専門用語を正確に理解する。
2.熱力学的パラメータを各種データから計算できるようになる。
3.化学反応と熱力学的パラメータがどのように関係しているか理解する。
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
前期 第1週 いろいろな系 熱、物質、仕事の観点からの系の分類。  
第2週 熱力学第一法則 熱力学第一法則とは何か。内部エネルギー、仕事、熱の関係。  
第3週 理想気体の等温膨張・圧縮1 変化の経路と仕事の大きさ。一定外圧下での理想気体の等温膨張・圧縮。  
第4週 理想気体の等温膨張・圧縮2 可逆的(準静的)過程での理想気体の等温膨張・圧縮。  
第5週 理想気体の内部エネルギー 内部エネルギーと温度の関係。ジュールの法則。  
第6週 エンタルピー エンタルピーとは何か。  
第7週 (中間試験)  
第8週 熱容量 熱容量とは何か。マイヤーの関係式の導出。  
第9週 エネルギーの分配則 内部エネルギーと自由度の関係。エネルギー等分配則。  
第10週 理想気体の断熱変化1 ポアッソンの式の導出。  
第11週 理想気体の断熱変化2 理想気体の断熱膨張・圧縮に伴う仕事、熱、内部エネルギー変化。  
第12週 反応熱とヘスの法則 反応熱とは何か。定圧下と定積下での反応熱の違い。ヘスの法則とは何か。  
第13週 標準生成熱 標準生成熱を用いた反応熱の計算の仕方。  
第14週 反応熱の温度変化 種々の温度での反応熱の計算の仕方。  
第15週 (期末試験)  
第16週 前期の復習 前期のまとめと復習  
後期 第1週 熱力学第二法則1 熱力学第二法則とは何か。  
第2週 熱力学第二法則2 カルノーサイクルと仕事効率。  
第3週 エントロピー エントロピーとは何か。温度変化に伴うエントロピー変化。  
第4週 エントロピー変化の計算 種々の変化に伴うエントロピー変化の計算の仕方。  
第5週 エントロピーの分子論的意味と熱力学第三法則 ボルツマンの関係式とは何か。熱力学第三法則とは何か。  
第6週 エントロピー増大則 エントロピー増大則およびクラウジウスの不等式とは何か。  
第7週 (中間試験)  
第8週 自由エネルギー 自由エネルギーとは何か。平衡条件をどう表すか。  
第9週 ギブス自由エネルギー変化の計算 種々の変化・反応に伴うギブス自由エネルギー変化の計算の仕方。  
第10週 自由エネルギーと相変化1 気液平衡とクラウジウス-クラペイロンの式。  
第11週 自由エネルギーと相変化2 固体の融解・凝固および昇華へのクラウジウス-クラペイロン式の適用。  
第12週 化学平衡と自由エネルギー 平衡定数とギブス自由エネルギー変化の関係。  
第13週 平衡定数の温度依存性 平衡定数の温度依存性とエンタルピー変化およびエントロピー変化の関係。  
第14週 起電力と自由エネルギー 電池の起電力と、自由エネルギー変化、平衡定数の関係。  
第15週 (期末試験)  
第16週 後期の復習 後期のまとめと復習  
学習教育目標 A,Bに対応 達成項目本科イ)、ロ)に対応 JABEE
認定基準
(A-2),(B-1),(d)-(1),(d)-(2)-a)に対応
教科書・参考書 教科書:秋貞英雄他「化学熱力学中心の基礎物理化学」(学術図書出版社)
参考書:渡辺啓「化学熱力学」(サイエンス社)
評価方法及び合格基準 成績の評価は定期試験の成績で行い、平均の成績が60点以上の者を合格とする。
学生への
メッセージ
熱力学は化学反応を理解する上での基本となる重要な考え方であるので、十分理解するように努力してほしい。計算が必要となるので電卓を携行すること。なお、この科目の内容に関係する演習を「物理化学演習」にて行うので、受講者は「物理化学演習」も併せて履修することが望ましい。
毎回の授業後には、ノートの内容や教科書の対応部分を見直して復習すること。また、次回予定の内容に関して教科書を読むなどして予習すること。