物理化学I(化学工学)

科目ナンバリング U-ENG27 27300 LJ60 開講年度・開講期 2021 ・ 後期
単位数 2 単位 授業形態 講義
配当学年 対象学生
使用言語 日本語 曜時限 水2
教員 前 一廣 (工学研究科 教授)
牧 泰輔 (工学研究科 准教授)
田辺 克明 (工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 熱力学を化学プロセスなどの実プロセスへ適用するためには、熱力学の基礎原理に加えて物質収支、エネルギー収支などの化学工学量論と呼ばれる考え方が不可欠である。このような考え方に基づいて「化学工学熱力学」と呼ばれる学問分野が生まれた。ここでは、化学工学熱力学の初歩について講述する。
到達目標 熱力学の諸法則を実際のプロセス計算に応用する方法を定着させることを最大の目的とする。
授業計画と内容 序論,0.5回
化学工学熱力学に関連する諸物理量の定義とその次元、単位、ならびに単位換算の方法について述べる。

閉鎖系の熱力学第1法則と基礎事項,0.5回
状態関数、エンタルピー、平衡、相律、可逆過程などについて説明する。

純物質のPVT関係,1.5回
理想気体法則と、フガシチー、圧縮係数などを用いる実在気体状態式、状態図の読み方について述べる。

熱化学,1.5回
熱容量、標準生成エンタルピー、燃焼熱、反応熱などの定義の復習と実際の系に即して計算を実施し修得する。

熱力学第2法則,2回
第2法則の種々の表現法、エントロピー、カルノーサイクルの意味について説明する。

基礎項目理解度の確認,1回
これまでの講義内容について、理解度を確認する。結果に応じて、レポート課題を課す。

流れ系の熱力学,2回
物質収支、エネルギー収支、エントロピー収支の基礎式とその適用法について述べる。また、具体的な事例で実際の計算を実施し、化学工学計算の基礎を修得する。

流体の熱力学特性,2回
PVT関係、熱容量から実在流体のエンタルピー、エントロピー、自由エネルギーを算出する方法について説明する。

相平衡,1回
相平衡関係にある物質の熱力学的諸量の計算方法、T−S線図、H−S線図について演習を交えながら説明する。

工業プロセスへの応用,2回
これまでの講義内容を踏まえて、タービン、圧縮機、冷却プロセス、発電プラントなどの設計と熱力学的な解析について演習をおこなう。

学習到達度の確認,1回
本講義の内容に関する到達度を講評する。
成績評価の方法・観点 毎週の習熟確認レポートと中間試験・期末試験を実施して成績を評価。
履修要件 基礎物理化学・基礎物理化学演習での熱力学法則に関する基礎知識が必要
授業外学習(予習・復習)等 英語の教科書を用いた講義のため、予め予習して内容の概要を把握しておくこと。
毎回章末問題から1~3題程度宿題を出すので、次週講義開始時に提出のこと。
教科書 J. M. Smith and H. C. Van Ness : Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 7th ISBN:0071247084
or 8th Edition (McGraw-Hill International) ISBN:9781259696527
参考書等 P.W.アトキンス:アトキンス物理化学(東京化学同人) ISBN:9784807909087
原公彦、米谷紀嗣、藤村陽 ベーシック物理化学(化学同人) ISBN:4759811508
小島和夫:エクセルギーを活かそう エネルギー有効利用の原理(培風館) ISBN:4563045985
実務経験のある教員による授業 分類:

実務経験のある教員による実務経験を活かした授業科目

当該授業科目に関連した実務経験の内容:

㈱神戸製鋼所(プラント開発)4.5年

実務経験を活かした実践的な授業の内容:

熱力学はプラント設計のコアとなる学問で、実務で利用できる線図の使い方、実務計算などを講義
関連URL
PAGE TOP