物理化学基礎

Fundamental Physical Chemistry

994233V

42CHPHC101

伊村　芳郎

Yoshiro Imura

2024年度後期

2024 Second Semester

水曜2限、水曜4限

Wednesday 2nd and 4th Periods

工学部　工業化学科

Department of Industrial Chemistry, Faculty of Engineering

2.0単位

講義/演習

Lecture/Seminar

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

物理化学は，あらゆる化学現象とそれに関連した多くの現象に理論的な基礎を与え、化学分野に存在する基本問題をより深く、統一的に理解する学問です。3年生までに学ぶ物理化学の中で、巨視的な系を扱う熱力学（基礎物理化学、物理化学１）、原子・分子のような微視的な系を扱う量子化学（物理化学２）および巨視的な系と微視的な系を結びつける統計熱力学は最も重要な学問です。本講義では，熱力学の導入部分を講義するが、２年生で学ぶ物理化学１に繋がりますので、基礎を固めるように演習も課します。

熱力学の基礎である第一法則および第二法則を理解し、熱、仕事、内部エネルギー、エンタルピーおよびエントロピーの算出できる能力を養う。本学科のディプロマ･ポリシーに定める「工業化学分野に必要な基礎学力と専門知識」を身に付けるための科目である。

1 気体の状態方程式について理解する。
2 熱力学的諸量の定義を理解する。
3 等温可逆過程および非可逆過程における仕事、熱、内部エネルギー、エンタルピーの計算ができる。
4 また断熱過程の仕事、熱、内部エネルギーなどが計算できる。
5 様々な系のエントロピーを求めることができる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

理解できない部分は、他の物理化学の教科書にも目を通してください。別の視点から記載されたものを読むと理解できる場合が多いです。

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準備学習として、教科書を十分に読んで、自分で理解できる内容と、わからない部分を明確化することが重要です。また、復習としては、関連する章末問題を自分で解き、理解を深めるようにして下さい。

到達度評価試験80点、演習及び課題20点で総合的に評価する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

アトキンス　物理化学（上）

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アトキンス　物理化学要論

1 　　授業概要と導入部
内容：完全気体の諸性質について再確認する。圧力や温度に関する定義についても確認する。（教科書：トピック1A）

2 　　気体の性質１
内容：気体の分子運動論モデルの概念について理解する。また、気体分子の衝突について理解することで、衝突頻度や平均自由行程が求められるようになる。（教科書：トピック1B）

3 　　気体の性質２
内容：実在気体と完全気体の違いや、圧縮因子、ビリアル状態方程式、臨界温度について理解する。（教科書：トピック1C）

4 　　気体の性質３
内容：ファンデルワールス方程式とその係数の物理化学的な意味、および対応状態の原理について理解する。（教科書：トピック1C）

5 　　熱力学第１法則・概念１
内容：熱力学で取り扱う系（開放系、閉鎖系、孤立系）の概念、エネルギー・熱・仕事について理解する。また、完全気体が等温で膨張（一定圧力および自由膨張）した時の仕事が計算できるようになる。（教科書：トピック2A）

6 　　熱力学第１法則・概念２
内容：完全気体が等温条件下で可逆膨張したときの仕事が計算できるようになる。さらに、定容熱容量について理解する。（教科書：トピック2A）

7 　　熱力学第１法則・概念３
内容：エンタルピー、定圧熱容量の定義、内部エネルギーとエンタルピーの関係について理解する。また、完全気体の定容熱容量と定圧熱容量との差が求められるようになる。（教科書：トピック2B）

8 　　熱力学第１法則・概念4
内容：標準エンタルピーおよび標準生成エンタルピー、キルヒホッフの法則などについて理解する。（教科書：トピック2C）

9 　　熱力学第１法則・概念5
内容：完全気体の断熱可逆膨張における温度と体積あるいは圧力と体積の関係について理解する。また、断熱過程での系の温度、仕事、圧力が計算できるようになる。（教科書：トピック2E）

10  　熱力学第１法則・方法論１
内容：状態関数と経路関数の概念について理解する。定圧における内部エネルギーの変化から膨張率の導出、エンタルピーの温度変化から等温圧縮率が求められるようになる。（教科書：トピック2D）

11　　熱力学第１法則・方法論２
内容：ジュール−トムソン効果、ジュール−トムソン係数、気体の液化および逆転温度について理解する。（教科書：トピック2D）

12　　熱力学第２法則：概念１
内容：自発変化の方向、エントロピーの概念およびエントロピーの熱力学的な定義について理解する。（教科書：トピック3A）

13　　熱力学第２法則：概念２
内容：カルノーサイクルを利用してエントロピーが状態関数であること、熱エンジンの効率、クラウジウスの不等式について理解する。（教科書：トピック3A）

14　　熱力学第２法則：概念３
内容：いろいろな過程で生じるエントロピー変化について理解する。複合過程のエントロピー変化の計算ができるようになる（教科書：トピック3A）

15　　達成度評価
これまでの理解度を試験により評価する。

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