2021年度 物理化学(分子運動論) B   Physical Chemistry (Kinetic Theory of Molecules) B

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開講元
応用化学系
担当教員名
中嶋 健 
授業形態
講義    (対面型)
曜日・時限(講義室)
金3-4(S011)  
クラス
B
科目コード
CAP.B219
単位数
1
開講年度
2021年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2021年3月19日
講義資料更新日
2021年3月15日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 [講義の概要]本講義では,気体分子の運動,統計熱力学の基礎,Boltzmann分布,分子分配関数,衝突理論と遷移状態理論について解説する.
 [講義のねらい]化学反応を行う上で,反応速度を解析すること重要である.本講義では,気体分子の運動論と統計熱力学から,それぞれ衝突理論と遷移状態理論を用いることによって,化学反応の速度を導き出せる能力を養う.

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)気体分子の運動から,圧力,分子どうしの衝突を古典力学をもとに説明できる.
(2)統計熱力学の基礎を説明できる.
(3)古典力学を用いた分子どうしの衝突の解析,および,統計熱力学から得られる反応の遷移状態に関する情報をもとに化学反応の速度を導き出すことができる.

キーワード

統計熱力学,Boltzmann分布,分子分配関数,衝突理論,遷移状態理論

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

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

本講義は、(1)気体の運動論,(2)統計熱力学,(3)反応の分子動力学の順番で進める.そして最終回に,理解度確認のための演習と解説を実施する.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 気体の運動論モデル・気体分子の衝突 気体の運動論モデルについて説明できる.衝突頻度,平均自由行程を導出することができる.
第2回 衝突理論 衝突理論を用いて反応速度定数を導出できる.
第3回 Boltzmann分布・分子分配関数 Boltzmann分布について説明できる.分子分配関数を導出することができる.
第4回 熱力学関数・化学平衡 熱力学関数および化学平衡について説明できる.
第5回 遷移状態理論・分子衝突の動力学 遷移状態理論を用いて反応速度定数を導出できる.分子衝突の動力学について説明できる.
第6回 輸送現象 輸送現象(拡散、熱伝導、粘度)についいて説明できる.
第7回 理解度確認のための演習と解説 第1~6回の講義内容を正確に理解し,演習 問題に解答できる.

授業時間外学修(予習・復習等)

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

P. Atkins, J. de Paula著、千原、中村 訳「アトキンス物理化学(上)」第10版(東京化学同人)ISBN-13: 978-4807909087
P. Atkins, J. de Paula著、千原、中村 訳「アトキンス物理化学(下)」第10版(東京化学同人)ISBN-13: 978-4807909094

参考書、講義資料等

特になし.

成績評価の基準及び方法

理解度確認のための演習(70%),授業参加度(30%)(授業参加度は授業での小テストなどにより算出する)

関連する科目

  • LAS.C107 : 化学熱力学基礎
  • CAP.B216 : 物理化学第一(熱力学法則)
  • CAP.B217 : 物理化学第二(化学平衡)
  • CAP.B218 : 物理化学第三(反応速度論)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件は設けないが,LAS.C107 : 化学熱力学基礎,CAP.B216 : 物理化学第一(熱力学法則),CAP.B217 : 物理化学第二(化学平衡),CAP.B218 : 物理化学第三(反応速度論)を履修していることが望ましい.

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

中嶋健(knakaji[at]mac.titech.ac.jp)

オフィスアワー

メールで事前に予約すること.

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