2018年度 化学熱力学基礎 I   Basic Chemical Thermodynamics I

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
前田 和彦 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(W621)  
クラス
I
科目コード
LAS.C107
単位数
1
開講年度
2018年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2018年3月20日
講義資料更新日
2018年11月15日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 本講義では,熱力学第一の法則と第二の法則に基づいて熱力学を整備・展開し、エントロピー、ギブスエネルギー、化学ポテンシャルなどの新概念が様々な熱現象をいかに説明するかを明らかにする。このような熱力学的論理や考え方は、物理、化学、生命分野を問わず必ず必要となるものであるが、対象を身近な化学の熱現象(化学反応におけるヘスの法則、クラペイロンの式、化学平衡定数、ルシャトリエの原理、沸点上昇、凝固点降下など)にフォーカスし、講義を行う.
 本学学生として必要な理工系基礎科目の一つとして,化学分野の化学熱力学の基礎について講義する.本科目を通して,化学に関する知識,方法や考え方が修得できるようにする.

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) 熱力学第一の法則を基に、化学反応にともなう生成エンタルピーの計算とその温度変化(ヘスの法則とキルヒホッフの法則)を理解する。
2) 熱力学第二の法則を基に、熱機関の効率が熱源の温度だけで定まること(カルノーの定理)を理解する。
3) ギブスエネルギーと化学ポテンシャルの概念を習得し、それらを基に化学における様々な熱現象(特に蒸気圧、化学平衡定数、希薄溶液の性質など)を説明することができる。

キーワード

熱力学、エンタルピー、エントロピー、ギブズエネルギー

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

授業計画に従って,基本的に1回の授業で教科書1章分の内容を取り扱う.講義は,基本事項の説明,演習問題の解説および関連トピックの紹介からなる.担当教員の指示にしたがい,授業外の十分な予習・復習が必要である.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 熱力学と状態量  状態方程式,理想気体,実在気体 教科書1章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第2回 熱力学第一法則  熱,仕事,ジュールの法則 教科書2章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第3回 エンタルピー  反応熱,熱容量 教科書3章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第4回 熱力学第二法則と熱機関  カルノーサイクル,可逆・不可逆過程 教科書4章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第5回 エントロピー  クラウジウスの不等式,熱力学第一法則 教科書5章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第6回 ギブスエネルギーと化学ポテンシャル  熱力学の関係式 教科書6章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第7回 熱力学の化学への応用  相律,クラペイロンの式,化学反応,平衡 教科書7章を事前に読み,基本的な内容を理解する.関連した内容の演習問題.
第8回 熱力学の化学への応用,希薄溶液 全体のまとめ 教科書1-7章を事前に読み,基本的な内容を理解する.全般の内容の演習問題.

教科書

理工系学生のための基礎化学 化学熱力学,東京工業大学理学院化学系編,化学同人

参考書、講義資料等

特になし

成績評価の基準及び方法

講義で説明した化学熱力学の基礎に関する事項を理解しているか,期末試験で評価する.

関連する科目

  • LAS.C110 : 化学実験第一
  • LAS.C112 : 化学実験第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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