Basic Physical Chemistry (thermodynamics)｜Kyoto University OpenCourseWare

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Basic Physical Chemistry (thermodynamics)
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Numbering Code	U-LAS13 10003 LJ60	Year/Term	2022 ・ First semester
Number of Credits	2	Course Type	Lecture
Target Year	Mainly 1st year students	Target Student	For science students
Language	Japanese	Day/Period	Wed.4
Instructor name	OOTSUKA AKIHIRO (Graduate School of Science Associate Professor)
Outline and Purpose of the Course	熱力学は、蒸気機関の効率を研究することなどにより19世紀頃から大きく発展した。粒子数がアボガドロ数程度以上となる集合体全体の変化について、その起こりやすさや進む方向を、対象とする「系」と「外界」との間のエネルギーの出入りおよびエントロピーの増減によって説明する、現代の科学・技術の根幹をなす学術領域である。　本講義は、温度・圧力などの外部の条件によって、物質の巨視的な状態や性質がどのように変わるか、また、存在状態の異なる複数の領域（相）間の平衡条件、組成の関数としての混合物・溶液の性質などを学ぶ。特に、これらの現象を統一的に記述することのできる、熱力学関数を理解することを目標とする。また、自然における自発的な変化の起源であるエントロピーについて学び、純物質や混合系の状態変化を、熱力学的パラメータを使って記述する道筋の理解を深める。
Course Goals	１．理想気体と実在気体の概念を理解し、実在気体に特有の性質についてその分子論的起源を説明できるようになる。２．熱力学第一法則について、熱と仕事の関係を記述する諸法則を理解し、両者のエネルギーとしての差異を説明できるようになる。３．熱力学第二法則について、混合や化学反応の自発的な方向を決める重要な変数としてのエントロピーの定義を理解し、特定の過程におけるその変化量を計算できる。４．熱力学変数や組成の関数として、相平衡がどのように影響を受けるかを理解し、ギブズエネルギーの増減によってその挙動を説明できるようになる。５．化学反応や電子のやりとりに関わるギブズエネルギーの役割を理解し、化学平衡に及ぼす熱力学変数の影響を正しく記述できる。
Schedule and Contents	下記の課題について、フィードバックを含め全１５回で、１課題あたり標準２週の授業をする予定である。１．気体の性質　　理想気体、実在気体、状態方程式など２．熱力学第一法則　　仕事と熱、内部エネルギーと温度など３．熱力学第一法則の応用　　エンタルピー、熱容量、断熱過程など４．熱力学第二、第三法則　　エントロピー、カルノーサイクルなど５．純物質の相平衡　　ギブズエネルギー、クラペイロンの式など６．混合物の性質　　化学ポテンシャル、溶液の性質など７．化学平衡の原理　　反応ギブズエネルギー、ルシャトリエの原理など
Evaluation Methods and Policy	定期試験（約８０％）と、その他の小テスト等（約２０％）により、評価を行う。その他、授業への参加状況を考慮に加える場合もあり得る。
Course Requirements	前期（熱力学）・後期（量子論）の連続履修を推奨する
Study outside of Class (preparation and review)	各単元について、どのような概念を学習するか予習しておくことが望ましい。復習は参考書中の例題や問題などについて、時間を取って理解することが望ましい。
Textbooks	Textbooks/References	授業のスライドをPandAから閲覧できるようにする。
References, etc.	アトキンス物理化学要論（第７版）, P. W. Atkins, J. de Paula 著, 千原秀昭, 稲葉章, 鈴木晴訳, (東京化学同人), ISBN:9784807909773 現代物理化学, 寺嶋正秀, 馬場正昭, 松本吉泰, (化学同人), ISBN:9784759818093 アトキンス物理化学（上）第10版, P. W. Atkins, J. de Paula 著, 中野元裕, 上田貴洋, 奥村光隆, 北河康隆訳, (東京化学同人), ISBN:9784807909087 バーロー物理化学上〔第6版〕, G. M. Barrow 著, 大門寛, 堂免一成訳, (東京化学同人), ISBN:9784807905027 熱力学 (JSMEテキストシリーズ), 日本機械学会, (日本機械学会), ISBN:9784888981040 最新版の必要はなく、各書の旧版や、洋書なら英語版ペーパーバックなど、古書を含めより安価なものでよい。