物理化学１

科目基礎情報

学校	新居浜工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	物理化学１
科目番号	140305	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	生物応用化学科	対象学年	3
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	PEL物理化学　福地賢治　編著（実教出版）
担当教員	河村 秀男

到達目標

1．有効数字の考え方を理解し、数値に正しい単位をつけることができる。
2．基礎的な用語を説明することができる。
3．状態図とクラウジウスークラペイロンの式を説明することができる。
4. 1成分系の気液平衡において、クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて蒸気圧や沸点を計算することができる。
5．ボイルの法則とシャルルの法則より、理想気体の状態方程式を導くことができる。
6．ドルトンの法則より、混合気体の分圧の計算ができる。
7．気体分子運動論を用いて、理想気体の圧力と平均速度の関係式を示すことができる。
8．理想気体と実在気体の違いを理解し、ファンデルワールスの状態方程式を示すことができる。
9．ファンデルワールスの状態方程式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を表すことができる。ビリアルの状態方程式を示すことができる。
10．2成分系の気液平衡におけるヘンリーの法則、ラウールの法則を説明することができる。
11.　系、外界、状態量について説明でき、示量性状態量と示強性状態量の違いと例を挙げることができる。
12.　体積変化に伴う仕事と温度変化に伴う熱量が計算できる。
13.　熱力学第一法則の内容を説明でき、数式で表すことができる。
14.　状態変化に伴う内部エネルギー変化とエンタルピー変化が計算できる。
15.　定圧下と定積下における熱容量の違いを説明でき、式で表すことができる。

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	有効数字の計算法を理解し、指定された桁数において数値を求めることができる。数値に異なった表し方で正しい単位をつけることができる。	有効数字を考慮して数値計算することができる。数値に正しい単位をつけることができる。	有効数字を考慮して数値計算することができない。数値に正しい単位をつけることができない。
評価項目2	基礎的な用語を式を使って説明することができる。	基礎的な用語を説明することができる。	基礎的な用語を説明することができない。
評価項目3	状態図と関連づけてクラウジウスークラペイロンの式を説明することができる。	状態図とクラウジウスークラペイロンの式を説明することができる。	状態図とクラウジウスークラペイロンの式を説明することができない。
評価項目4	1成分系の気液相平衡について、クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて蒸気圧と沸点、外圧と凝固点の関係を説明でき、これらの数値を計算することができる。	1成分系の気液相平衡について、クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて、蒸気圧や沸点を計算することができる。	1成分系の気液相平衡について、クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて、蒸気圧や沸点を計算することができない。
評価項目5	ボイルの法則とシャルルの法則にアボガドロの原理を組み合わせることで、気体定数を表すことができる。	ボイルの法則とシャルルの法則より、理想気体の状態方程式を導くことができる。	ボイルの法則とシャルルの法則より、理想気体の状態方程式を導くことができない。
評価項目6	圧力とドルトンの法則より、混合気体の分圧の計算ができ、分圧について説明できる。	ドルトンの法則より、混合気体の分圧の計算ができる。	ドルトンの法則より、混合気体の分圧の計算ができない。
評価項目7	圧力と分子の平均速度の関係式を導き、根平均二乗速度を求めることができる。マクスウェル-ボルツマンの速度分布式を用いて、平均速度、最大速度を求めることができる。	気体分子運動論を用いて、圧力と分子の平均速度の関係式を示し、根平均二乗速度を求めることができる。	圧力と分子の平均速度の関係から根平均二乗速度を求めることができない。
評価項目8	理想気体と実在気体の違いを説明できる。ファンデルワースルの状態式を導くことができる。	理想気体と実在気体の違いを説明できる。ファンデルワールスの状態式を示すことができる。	理想気体と実在気体の違いを説明できない。ファンデルワールスの状態式を示すことができない。
評価項目9	ファンデルワールスの状態式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を与える式を導くことができる。ビリアルの状態式を導くことができる。	ファンデルワールスの状態式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を表すことができる。ビリアルの状態式を示すことができる。	ファンデルワールスの状態式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を表すことができない。ビリアルの状態式を示すことができない。
評価項目10	2成分系の気液相平衡について、ラウールの法則やヘンリーの法則を導き、液相、気相の組成を計算することができる。	2成分系の気液相平衡について、ラウールの法則やヘンリーの法則より液相、気相の組成を計算することができる。	2成分系の気液相平衡について、ラウールの法則やヘンリーの法則より液相、気相の組成を計算することができない。
評価項目11	束一的性質と具体例について説明することができる。	束一的性質について説明でき、具体例を挙げることができる。	束一的性質について説明できず、具体例を挙げることができない。
評価項目12	状態量について説明でき、示量性状態量と示強性の違いと例を挙げることができる。状態量の微小変化を全微分を用いて表すことができる。	状態量について説明でき、示量性状態量と示強性の違いと例を挙げることができる。	状態量について説明でき、示量性状態量と示強性の違いと例を挙げることができない。
評価項目13	可逆過程、不可逆過程における体積変化に伴う仕事と温度変化に伴う熱量が計算できる。	可逆過程における体積変化に伴う仕事と温度変化に伴う熱量が計算できる。	体積変化に伴う仕事と温度変化に伴う熱量が計算できない。
評価項目14	熱力学第一法則の内容を説明でき、数式で表すことができる。第一種永久機関について説明ができる。	熱力学第一法則の内容を説明でき、数式で表すことができる。	熱力学第一法則の内容を説明できず、数式で表すこともできない。

学科の到達目標項目との関係

専門知識 (B) （応用化学，生物工学に関する専門知識と技術を身につけている.）

教育方法等

概要:

気体と液体の性質を中心に取り上げる。これらの性質を原子、分子の立場から解説することにより、気体や液体の化学的、物理的現象を分子レベルでイメージできるようになることを目的とする。

授業の進め方・方法:

教科書と関連したプリントによって授業を進める。必要に応じてレポートの提出や小テストをおこない、理解度を確認しながら授業を進める。

注意点:

授業内容の多くはすでに化学１と化学２で学習していいますが、結果を覚えることよりも、なぜそうなるのかを考えることが大切です。

本科目の区分

Webシラバスと本校履修要覧の科目区分では表記が異なるので注意すること。本科目は履修要覧(p.9)に記載する「③選択必修科目」である。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	有効数字	1
		2週	単位と記号	1
		3週	物質、現象のとらえ方	2
		4週	基礎用語（圧力、熱と熱容量、仕事、エネルギー）	2
		5週	物質の三態と状態図	3
		6週	クラウジウスークラペイロンの式	3,4
		7週	中間試験	1,2,3,4
		8週	中間試験の返却、解答と解説	1,2,3,4
	2ndQ
		9週	理想気体と理想気体の諸法則（ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの原理）、理想気体の状態方程式	5
		10週	理想混合気体とドルトンの法則	6
		11週	気体分子運動論	7
		12週	分子の平均速度と速度分布（マクスウェルーボルツマンの速度分布式）	7
		13週	確率分布関数（最大確率速度、根平均２乗速度、平均速度）	7
		14週	衝突頻度と平均自由行程	7
		15週	期末試験	5,6,7
		16週	期末試験の返却、解説と解答	5,6,7
後期
	3rdQ
		1週	実在気体の状態方程式（ファンデルワースルの状態方程式）	8
		2週	臨界点とファンデルワースル定数	9
		3週	実在気体の状態方程式（ビリアル状態方程式）	9
		4週	2成分系の気液相平衡（ラウールの法則）	10
		5週	2成分系の気液相平衡（ヘンリーの法則）	10
		6週	水蒸気蒸留	10
		7週	中間試験	8,9,10
		8週	中間試験の返却、解説と解答	8,9,10
	4thQ
		9週	溶液の束一的性質(蒸気圧降下、沸点上昇)	11
		10週	溶液の束一的性質（凝固点降下）	11
		11週	溶液の束一的性質（浸透圧）	11
		12週	熱力学で使用される用語：系、外界、状態量、状態変数、仕事と熱量	12
		13週	準静的過程：体積変化に伴う仕事	13
		14週	熱力学第一法則：熱量、仕事、内部エネルギー	14
		15週	期末試験	11,12,13,14
		16週	期末試験の返却、解説と解答	11,12,13,14

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
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9
				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11,前12
				実在気体の特徴と状態方程式を説明できる。	4	後1,後3
				臨界現象と臨界点近傍の特徴を説明できる。	4	前5,後2
				混合気体の分圧の計算ができる。	4	前10,後4
				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	前5
				2成分の状態図(P-x、y、T-x、y)を理解して、気液平衡を説明できる。	4	前6
				束一的性質を説明できる。	4	後9,後10,後11
				蒸気圧降下、沸点上昇より、溶質の分子量を計算できる。	4	後9
				凝固点降下と浸透圧より、溶質の分子量を計算できる。	4	後10,後11
				熱力学の第一法則の定義と適用方法を説明できる。	4	後12
				エンタルピーの定義と適用方法を説明できる。	4	後13
				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	後14

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	小テスト	課題	合計
総合評価割合	80	0	0	0	0	0	10	10	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	80	0	0	0	0	0	10	10	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0	0	0