物質 | 物理化学演習 | 4年・通年・選択・履修1単位 | |
担当教員 | 宮下 美晴 | 連絡先 | |
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講義の概要 | 物理化学Ⅱの内容に沿って化学熱力学に関する演習を行い、理解を深める。 | ||
到達目標 | 化学反応と熱力学的パラメータ(熱、仕事、内部エネルギー、エンタルピー、エントロピー、自由エネルギーなど)の関係を理解し、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。 |
日程 | 授業項目 | 理解すべき内容 | 理解度 (1~4) | |
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前期 | 第1週 | いろいろな系 | 熱力学的な観点からの系の分類に関する演習。 | |
第2週 | 熱力学第一法則 | 内部エネルギー、仕事、熱の関係に関する演習。 | ||
第3週 | 理想気体の等温膨張・圧縮1 | 一定外圧下での理想気体の等温膨張・圧縮における、仕事、熱、内部エネルギー変化に関する演習 | ||
第4週 | 理想気体の等温膨張・圧縮2 | 可逆的(準静的)な理想気体の等温膨張・圧縮における、仕事、熱、内部エネルギー変化に関する演習 | ||
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およびジュールの法則に関する演習。 | ||
第6週 | エンタルピー | エンタルピー変化に関する演習。 | ||
第7週 | まとめと復習(1) | 前期第1週から第6週で学んだ内容についてのまとめと復習。 | ||
第8週 | 熱容量 | 熱容量およびマイヤーの関係式に関する演習。 | ||
第9週 | エネルギーの分配則 | エネルギー等分配則に関する演習。 | ||
第10週 | 理想気体の断熱変化1 | ポアッソンの式に関する演習。 | ||
第11週 | 理想気体の断熱変化2 | 理想気体の断熱膨張・圧縮における内部エネルギー変化、仕事、熱の計算に関する演習。 | ||
第12週 | 反応熱とヘスの法則 | ヘスの法則を利用した反応熱の計算に関する演習。 | ||
第13週 | 標準生成熱 | 標準生成熱を用いた反応熱の計算に関する演習。 | ||
第14週 | 反応熱の温度依存性 | 種々の温度での反応熱の計算に関する演習。 | ||
第15週 | (期末試験) | 期末試験は実施しない。 | ||
第16週 | まとめと復習(2) | 前期第8週から第14週で学んだ内容についてのまとめと復習。 | ||
後期 | 第1週 | 熱力学第二法則1 | 熱力学第二法則に関する演習。 | |
第2週 | 熱力学第二法則2 | カルノーサイクルおよび熱機関の仕事効率に関する演習。 | ||
第3週 | エントロピー | エントロピーに関する演習。 | ||
第4週 | エントロピー変化の計算 | 種々の変化(相変化、温度変化、体積変化、等)に伴うエントロピー変化の計算に関する演習。 | ||
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および熱力学第三法則に関する演習。 | ||
第6週 | エントロピー増大則 | クラウジウスの不等式とエントロピー増大則に関する演習。 | ||
第7週 | まとめと復習(3) | 後期第1週から第6週で学んだ内容についてのまとめと復習。 | ||
第8週 | 自由エネルギー | 自由エネルギーと平衡条件に関する演習。 | ||
第9週 | ギブス自由エネルギー変化の計算 | 気体の圧力(体積)変化や、各種化学反応に伴う、ギブス自由エネルギー変化の計算に関する演習。 | ||
第10週 | 自由エネルギーと相変化1 | クラウジウス-クラペイロンの式に関する演習。 | ||
第11週 | 自由エネルギーと相変化2 | クラウジウス-クラペイロンの式を利用した相平衡に関する演習。 | ||
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に関する演習。 | ||
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、エントロピー変化の関係に関する演習。 | ||
第14週 | 起電力と自由エネルギー | 電池の起電力、自由エネルギー変化、平衡定数の関係に関する演習。 | ||
第15週 | (期末試験) | 期末試験は実施しない。 | ||
第16週 | まとめと復習(4) | 後期第8週から第14週で学んだ内容についてのまとめと復習。 | ||
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)に対応 |
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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「演習 化学熱力学」(サイエンス社) | ||||
評価方法及び 合格基準 |
成績の評価は小テストの成績で行う(定期試験は実施しない)。毎回の授業時に小テストを実施し、各四半期毎に小テストの合計点を100点満点に換算する。それらの平均の成績が60点以上の者を合格とする。 | ||||
学生へのメッセージ、 予習・復習について |
化学熱力学の理解を深めるには、演習問題を解くことが効果的であるので、各種問題の解法を十分に理解するよう努力して欲しい。電卓は常に携行すること。なお、「物理化学Ⅱ」の内容に沿った演習を行うので、受講者は「物理化学Ⅱ」も併せて履修することが望ましい。 授業中に実施した演習問題等は必ず復習し、十分に理解すること。また、次回予定の内容について、教科書や参考書を読むなどして予習すること。 |