2019年度 化学統計熱力学   Chemical and Statistical Thermodynamics

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開講元
化学系
担当教員名
西野 智昭 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(H113)  金3-4(H113)  
クラス
-
科目コード
CHM.C202
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 マクロな視点からの熱力学の諸法則、およびミクロな視点からの統計力学の基礎を学ぶ。具体的には、熱力学では熱力学第1・第2法則、エントロピーについて学び、統計力学では、Boltzmannの分布則、分子分配関数、微視的状態の数、巨視的な系の間の相互作用と平衡の達成、カノニカル分布、簡単な系の分子統計について学ぶ。
 マクロな視点からの熱力学、およびミクロな視点からの統計力学を学び、確率や統計的考えを基礎とした熱力学の統計力学的解釈について理解することを目的とする。

到達目標

本講義を履修することによって、次の能力を修得する。
1) 熱力学と統計力学の物理量と概念が説明できる
2) 相変化などの物理変化や化学反応を巨視的(熱力学)、微視的(統計力学)に解釈できる

キーワード

物理化学、熱力学、統計熱力学、化学平衡、分配関数

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - - -

授業の進め方

講義と簡単な演習を基本に進めます。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 系と状態変数 系、状態変数、示量性、示強性について説明せよ。
第2回 熱力学第1法則 系の内部エネルギーを求めよ。
第3回 熱力学第2法則 物理、化学変化におけるエントロピーを求めよ。
第4回 自由エネルギー 自由エネルギーについて説明せよ。
第5回 化学平衡 化学ポテンシャルについて説明せよ。
第6回 状態数 ボルツマンの式に基づきエントロピーを求めよ。
第7回 分子分配関数 分子分配関数を求めよ。
第8回 分子分配関数と平均エネルギー 分子分配関数を用いて平均エネルギーを求めよ。
第9回 系の分配関数 カノニカルアンサンブルを説明せよ。
第10回 並進の分子分配関数 並進の分子分配関数を求めよ。
第11回 回転の分子分配関数 回転の分子分配関数を求めよ。
第12回 振動の分子分配関数 振動の分子分配関数を求めよ。
第13回 固体の統計力学 固体の比熱を求めよ。
第14回 分子分配関数と化学平衡 分配関数を用いて平衡定数を求めよ。
第15回 量子統計力学 古典統計力学と量子統計力学の違いを説明せよ。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

アトキンス 物理化学

成績評価の基準及び方法

熱力学・統計力学の諸法則、物理量および、物理変化と化学変化の解釈について、その理解度を評価
配点は試験(80%)、講義で出題する課題へのレポート(20%)による。

関連する科目

  • CHM.C204 : 化学統計熱力学演習

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない。

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