物理化学演習Ⅰ
 Exercises in Physical Chemistry I
 担当教員:川口 正剛(KAWAGUCHI Seigou)、宮田剣(Miyata Ken)
西辻祥太郎(NISHITSUJI Shotaro)
 担当教員の所属:大学院有機材料システム研究科 有機材料システム分野
 開講学年:2年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:演習
 開講対象:高分子・有機材料工学科  科目区分:専門基礎科目・必修 
【授業の目的】
平衡状態における高分子の構造や物性を決定するのは熱力学である。しかし、熱力学は高分子にとどまらず、あらゆる物質の状態を支配する。本演習では、物理化学に関連する演習問題を解くことによって、熱力学の理解を深める。
高分子化学はもちろん、一見複雑に見える生体高分子の機能も含めて、マクロ的な自然現象のすべてを律している最も基礎的な原理の一つが物理化学である。従って、将来どのような分野で活躍するにしても、最低限この科目を理解しておかなければならず、高分子科学の教育・研究を行う際の必要不可欠な基礎知識となる。この講義では、気体の性質、熱力学の基本法則、化学平衡、反応速度論について、演習問題を解くことによって理解をより深めさせる。

【授業の到達目標】
身近な現象を熱力学の観点から演習問題を解くことによって説明できるようになる。熱力学の基礎が理解できるようになる。特に、エンタルピーとエントロピーの概念を理解することにより、ギブズエネルギーを理解できるようになる。ギブスエネルギーを用いて自然現象や化学変化を定量的に理解できるようになる。純物質の相平衡、混合物の性質、化学平衡はギブズエネルギーの応用例である。

【授業概要(キーワード)】
気体分子運動論、熱力学、エンタルピー、エントロピー、自由エネルギー、化学平衡、反応速度論

【科目の位置付け】
関連する科目:基礎物理化学、物理化学I、物理化学II、熱・統計力学

【授業計画】
・授業の方法
高分子物理化学Iの講義と深く関連している。当日の講義に関連した演習問題を3問程度行い、その解説を行います(35分)。 その後、課題を10~15問程度課します。 翌週その課題の中から、類似問題を5問程度テストを行います(40分)。
先週のテストの解説を行います(15分)。
・日程
第1回:クラス分け、物理量および単位、有効数字
第2回:気体の性質
第3回:熱力学第一法則
第4回:熱力学第二法則(1)
第5回:熱力学第二法則(2)
第6回:純物質の相平衡 (1)
第7回:純物質の相平衡 (2)
第8回:中間試験と解説
第9回:混合物の性質(1)
第10回:混合物の性質(2)
第11回:化学平衡の原理と応用(1)
第12回:化学平衡の原理と応用(2)
第13回:化学反応速度論(1)
第14回:化学反応速度論(2)
第15回:期末試験と解説

【学習の方法】
・受講のあり方
私語等他の受講生の迷惑とならないように,毎週しっかり演習に打ち込んでください。関数電卓を使用するので持参してください。
・授業時間外学習へのアドバイス
毎週課される問題をしっかり解いておいてください。物理化学Iを履修していることを前提とします。最初は難しいと思いことがありますが、取り組んでいくと「なるほど、そうだったのか」と今まで疑問に思っていたことが定量的に分かるようになってきます。

【成績の評価】
・基準
1. 気体の性質、内部エネルギー、エンタルピー、エントロピーおよびギブズエネルギーを用いて、純物質の相転移、相平衡および混合物の性質、化学平衡などの身の回りの化学変化について計算できるようになる。
2.様々な化学反応の速度論について計算できるようになる。
・方法
授業で行う毎週のテスト 30点
中間試験 30点
期末試験 40点

60点以上を合格とします。

【テキスト・参考書】
アトキンス物理化学要論, P. Atkins, J.d. Paula著, 市原秀昭, 稲葉章訳, 東京化学同人, 5800円
・P.W.Atkins著,千原秀昭・中村亘男訳「物理化学(上・下)」東京化学同人
・W.J.Moore 著,藤代亮一訳「物理化学(上・下)」東京化学同人
・近藤和生他, 物理化学 朝倉書店

【その他】
・学生へのメッセージ
自分で解くことが最も大事です。最初は解き方を教えます。そのうち自分で勝手に溶けるようになってきます。高校時代、化学が嫌いな人は化学の面白さが分かってきます。一方、物理が苦手だった人は物理の面白さが分かってきます。そうすると自然に強い知が身につき、どんなことに対しても応用できる技術者になります。
・オフィス・アワー
月曜日PM3:00~5:00 2号館3階305室です。質問などを受け付けますので是非来てください。

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