到達目標
1．気体の状態方程式を用いて気体の圧力や体積を求めることができる．また実在気体の状態方程式の特徴や違いを説明できる．
2．物理変化および化学変化にともなう，エンタルビー変化，エントロピー変化ならびにギブズエネルギー変化を求めることができる．
3．純物質の相平衡について理解できる．
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 | 熱力学の法則をよく理解し，関係する熱力学量を正しく計算できる． | 熱力学の法則を理解し関係する計算ができる． | 熱力学の法則や関係する計算が理解できない． |
| 評価項目2 | 相平衡の理論をよく理解し，相の安定性を正しく説明できる． | 相平衡の理論や相図の説明ができる． | 相平衡や相図の意味が理解できない． |
| 評価項目3 | 状態方程式の意味をよく理解し，正しい計算ができる． | 状態方程式を用いた計算ができる． | 状態方程式の計算が出来ない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
化学のもとになっている物理的な現象を理解するとともに，原子構造や物質の状態変化，それに伴うエネルギー変化を理解する．特に気体の性質と熱力学第一～第三法則を中心に詳しく学ぶ．
授業の進め方・方法:
物理的，化学的現象についての法則を学び，関係する式を用いて計算を行う，その結果をもとにエネルギー量を求めたり化学的性質を予想する．適時章末問題の解説をおこなう．
注意点:
法則を理解し物質の様々な現象の予測を説明できるとともに，計算に当たっては単位や有効数字に常に留意すること．また授業では必ず電卓を用意する事．
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
基本概念 |
物理量・化学量およびSI単位について理解できる．
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| 2週 |
状態方程式１ |
状態方程式を用いた計算ができる．
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| 3週 |
状態方程式２ |
混合気体の分圧や物質量を計算できる．
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| 4週 |
気体運動論モデル |
気体運動論モデルの概念を理解でき，気体分子の平均速度を求めることができる．
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| 5週 |
実在気体１ |
分子間力相互作用，臨界状態および圧縮因子の説明ができる．
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| 6週 |
実在気体２ |
実在気体の状態方程式を用いた計算ができる．
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| 7週 |
中間試験 |
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| 8週 |
熱力学第一法則１ |
仕事，熱および熱容量の計算ができる．
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱力学第一法則２ |
内部エネルギーとエンタルピーの定義を理解し計算できる．
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| 10週 |
熱力学第一法則３ |
エンタルピーの温度変化を理解できる．
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| 11週 |
物理変化にともなうエンタルピー変化１ |
相転移にともなうエンタルピー変化を計算できる．
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| 12週 |
物理変化にともなうエンタルピー変化２ |
原子や分子の変化にともなうエンタルピー変化を計算できる．
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| 13週 |
化学変化にともなうエンタルピー変化１ |
燃焼エンタルピーを説明できる．ヘスの法則を理解し関連する計算ができる．
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| 14週 |
化学変化にともなうエンタルピー変化２ |
標準生成エンタルピーの求め方が理解できる．
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| 15週 |
化学変化にともなうエンタルピー変化３
（解説と演習問題） |
化学反応におけるエンタルピー変化を計算できる．
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
反応エンタルピーの温度変化 |
キルヒホフの法則に従って，反応エンタルピーの温度変化の計算ができる．
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| 2週 |
熱力学第二法則 |
熱力学第二法則およびエントロピーの定義が説明できる．
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| 3週 |
エントロピー変化１ |
膨張や加熱に伴うエントロピー変化を計算できる．
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| 4週 |
エントロピー変化２ |
転移に伴うエントロピー変化および外界のエントロピー変化を計算できる．
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| 5週 |
熱力学第三法則 |
熱力学第三法則と絶対エントロピーを理解できる．
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| 6週 |
標準反応エントロピー |
標準反応エントロピーを計算できる．また反応の自発性を判断できる．
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| 7週 |
中間試験 |
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| 8週 |
ギブズエネルギー１ |
ギブズエネルギーの定義・性質を理解でき，ギブズエネルギー変化を求めることができる．
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| 4thQ |
| 9週 |
ギブズエネルギー２ |
ギブズエネルギーの圧力変化を求めることができる．
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| 10週 |
ギブズエネルギー３ |
ギブズエネルギーの温度変化を求めることができる．
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| 11週 |
純物質の相平衡１ |
相図の説明ができる．
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| 12週 |
純物質の相平衡２ |
相境界とクラペイロン式の関係を説明できる
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| 13週 |
クラウジウス‐クラペイロンの式 |
クラウジウス－クラペイロンの式を用いた計算ができる．
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| 14週 |
相律 |
相律が理解でき，自由度を求めることができる．
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| 15週 |
状態図 |
代表的な物質の相図の特徴を説明できる．
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 化学(一般) | 化学(一般) | ボイルの法則、シャルルの法則、ボイル-シャルルの法則を説明でき、必要な計算ができる。 | 3 | 前2 |
| 気体の状態方程式を説明でき、気体の状態方程式を使った計算ができる。 | 3 | 前2 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 物理化学 | 気体の法則を理解して、理想気体の方程式を説明できる。 | 4 | 前2 |
| 気体の分子速度論から、圧力を定義して、理想気体の方程式を証明できる。 | 4 | 前4 |
| 実在気体の特徴と状態方程式を説明できる。 | 4 | 前5,前6 |
| 臨界現象と臨界点近傍の特徴を説明できる。 | 4 | 前5 |
| 混合気体の分圧の計算ができる。 | 4 | 前3 |
| 純物質の状態図(P-V、P-T)を理解して、蒸気圧曲線を説明できる。 | 4 | 後11,後12,後13,後15 |
| 相律の定義を理解して、純物質、混合物の自由度(温度、圧力、組成)を計算し、平衡状態を説明できる。 | 4 | 後11,後14 |
| 熱力学の第一法則の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 前8 |
| エンタルピーの定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 前9,前11,前12,前13 |
| 化合物の標準生成エンタルピーを計算できる。 | 4 | 前14,前15 |
| エンタルピーの温度依存性を計算できる。 | 4 | 前10 |
| 内部エネルギー、熱容量の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 平衡の記述(質量作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
| 熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を説明できる。 | 4 | 後1,後2,後3,後4,後5 |
| 純物質の絶対エントロピーを計算できる。 | 4 | 後5 |
| 化学反応でのエントロピー変化を計算できる。 | 4 | 後2 |
| 化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる。 | 4 | 後8,後9,後10 |
| 気体の等温、定圧、定容および断熱変化のdU、W、Qを計算できる。 | 4 | 前8,前9 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | 課題提出 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 60 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |