化学熱力学Ⅱ

科目基礎情報

学校 秋田工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 化学熱力学Ⅱ
科目番号 0044 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 物質工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 ボール物理化学第2版 上 DAVID W.BALL著 化学同人/参考書:「アトキンス 物理化学要論(第6版)」 千原秀昭・稲葉章 訳,東京化学同人
担当教員 石塚 眞治

到達目標

1.成分と相を正確に区別することができ、相変化に伴うエントロピー変化あるいはエンタルピー変化を計算できる。
2.クラペイロンの式およびクラウジウス・クラペイロンの式の意味が分かり、それらを用いた計算ができる。
3.状態図を用いて温度および圧力と相変化の関係を説明できる。
4.熱力学的関係式を用いて、温度、圧力の変化から平衡移動の方向を予測することができる。
5.ラウールの法則を用いて理想溶液の蒸気圧を計算できる。
6.理想溶液と実在溶液の違いが分かり、ヘンリーの法則を用いて気体の溶解度を計算できる。
7.凝固点降下、沸点上昇および浸透圧と濃度を相互に計算できる。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1成分と相の違いが分かり、相変化に伴うエントロピー変化あるいはエンタルピー変化を計算できる。成分と相の違いが分かる。成分と相の違いが分からない。
評価項目2クラペイロンの式の意味が分かり、それを用いて計算することができる。クラペイロンの式を用いて計算することができる。クラペイロンの式を用いて計算することができない。
評価項目3状態図を用いて温度および圧力と相変化の関係を説明できる。状態図の意味が分かる。状態図の意味が分からない。
評価項目4温度、圧力の変化から平衡移動の方向を予測することができる。温度、圧力の変化と平衡移動の関係が分かる。温度、圧力の変化と平衡移動の関係が分からない。
評価項目5化学ポテンシャルからラウールの法則を導き、理想溶液の蒸気圧を計算できる。ラウールの法則を用いて理想溶液の蒸気圧を計算できる。ラウールの法則を用いて蒸気圧の計算ができない。
評価項目6理想溶液と実在溶液の違いが分かり、ヘンリーの法則を用いて気体の溶解度を計算できる。理想溶液と実在溶液の違いが分かる。理想溶液と実在溶液の違いが分からない。
評価項目7凝固点降下、沸点上昇および浸透圧と濃度を相互に計算できる。溶液の濃度から凝固点降下、沸点上昇および浸透圧を計算できる。溶液の濃度から凝固点降下、沸点上昇および浸透圧を計算できない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
熱力学における平衡という概念を拡張し、化学的な系に適用していく。成分と相、状態図およびギブズの相律について学び、クラペイロンの式を適用できるようにする。また、2成分系における化学ポテンシャルについて考察し、ラウールの法則、ヘンリーの法則、凝固点降下、沸点上昇および浸透圧についても学ぶ。
授業の進め方と授業内容・方法:
講義形式で行う。演習課題レポートを課す。
注意点:
合格点は60点である。試験結果が合格点に達しない場合、再試験を行うことがある。
事前に熱力学の法則を復習しておくこと。また、事後には例題、章末問題で理解度を確認しておくこと。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
1週 授業ガイダンス
一成分系
授業の進め方と評価の仕方が分かる。
成分と相の違いがわかる。
2週 相変化 相変化に伴うエンタルピー変化とエントロピー変化の関係が分かる。
3週 クラペイロンの式 クラペイロンの式を用いて圧力変化と温度変化の関係を計算できる。
4週 気相効果 クラウジウス・クラペイロンの式を用いて圧力変化と温度変化の関係を計算できる。
5週 状態図と相律 状態図の意味が分かり、ギブズの相律を用いて自由度を計算できる。
6週 自然な変数と化学ポテンシャル 温度、圧力の変化から平衡移動の方向を予測することができる。
7週 到達度試験 上記項目について学習した内容の理解度を確認する。
8週 試験の解説と解答 到達度試験の解説と解答
9週 ギブズの相律 多成分系における自由度がわかる。
10週 液体/液体系 理想溶液におけるラウールの法則が分かる。
11週 非理想二成分系溶液 実在溶液における気-液平衡が分かる。
12週 液体/気体系とヘンリーの法則 ヘンリーの法則がわかる。
13週 液体/固体溶液 凝固点降下、沸点上昇および浸透圧を計算することができる。
14週 固溶体 固体-固体状態図の意味が分かる。
15週 到達度試験 上記項目について学習した内容の理解度を確認する。
16週 試験の解説と解答 到達度試験の解説と解答、本授業のまとめ、および授業アンケート

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオレポート合計
総合評価割合80000020100
基礎的能力4000001050
専門的能力4000001050
分野横断的能力0000000