到達目標
１．熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を説明できる
２．純物質の絶対エントロピーを計算できる
３．化学反応でのエントロピー変化を計算できる
４．化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる
５．反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できる
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 |
| 1.熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を説明できる。 | 自主的に情報収集を行い，講義で扱っていないことも含めて，熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を数式を踏まえて説明できる | 熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を説明できる | 熱力学の第二・第三法則の定義と適用方法を説明できない |
| 2.純物質の絶対エントロピーを計算できる。 | 自主的に情報収集を行い，講義で扱っていないことも含めて，純物質の絶対エントロピーの説明と計算ができる | 純物質の絶対エントロピーを計算できる | 純物質の絶対エントロピーを計算できない |
| 3.化学反応でのエントロピー変化を計算できる。 | 自主的に情報収集を行い，講義で扱っていないことも含めて，化学反応でのエントロピー変化の説明と計算ができる | 化学反応でのエントロピー変化を計算できる | 化学反応でのエントロピー変化を計算できない |
| 4.化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる。 | 自主的に情報収集を行い，講義で扱っていないことも含めて，化合物の標準生成自由エネルギーの説明と計算ができる | 化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる | 化合物の標準生成自由エネルギーを計算できない |
| 5.反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できる。 | 自主的に情報収集を行い，講義で扱っていないことも含めて，反応における自由エネルギー変化の説明と平衡定数・組成の計算ができる | 反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できる | 反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できない |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 3-1
説明
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学習・教育到達度目標 3-3
説明
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教育方法等
概要:
・本科目では、3年次までに学んだ化学、物理化学Ⅰ、物理化学Ⅱ、物理Ⅰ、物理Ⅱ、および、数学I、数学II、数学IIIを基礎に、生物化学システム工学科の特色に応じた内容として、熱力学の第二法則と第三法則を学ぶ。
・講義では、生物化学システム分野を専攻する学生が興味をもち取り組めるよう、生命、物質、工学分野に関連する事項についても触れる。
授業の進め方・方法:
・講義形式で実施し、教科書と資料を中心に進めます。
・前回分の復習、本題の説明、必要に応じた演習を行ます。
注意点:
・講義前は、教科書に目を通してください。
・講義後は、講義のノート、配布資料を基に、教科書の例題、章末問題をまず自分で考えてください。その後、解答を参照して離解できなかった点を再度復習して、基本事項を着実に身に着けてください。
・疑問点は放置せずに、質問にきてください。
・図書館を活用して、関連すると思われる本を見つけて読み、知見を広げてください。
・学友と議論を交わし、見識を深めてください。
授業の属性・履修上の区分
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 |
ガイダンス |
本講義の到達目標、評価、概要、講義の進め方、評価割合を確認する。
基礎となる用語（状態量、示量因子・示強因子、系・外界・境界、熱容量、仕事など）、および、理想気体の特徴の確認
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| 2週 |
熱力学の第二法則１ |
熱力学の第一法則の定義と適用方法、および、エンタルピーの定義と適用方法を説明できる。
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| 3週 |
熱力学の第二法則２ |
熱力学の第二法則の定義を説明できる。
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| 4週 |
熱力学の第二法則３ |
熱力学の第二法則の適用方法を説明できる。
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| 5週 |
熱力学の第二法則４ |
純物質の絶対エントロピーを計算できる。
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| 6週 |
熱力学の第二法則５ |
カルノーサイクルを説明できる。
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| 7週 |
熱力学の第二法則６ |
化学反応でのエントロピー変化を計算できる。
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| 8週 |
〔中間試験〕 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験の解説
熱力学の第三法則１ |
中間試験の解説
熱力学の第三法則の定義を説明できる。
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| 10週 |
熱力学の第三法則２ |
熱力学の第三法則の適用方法を説明できる。
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| 11週 |
熱力学の第三法則３ |
化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる。
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| 12週 |
熱力学の第三法則４ |
自由エネルギーの変化量から変化の方向を見積もることができる。
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| 13週 |
熱力学の第三法則５ |
マクスウェルの関係式を説明できる。
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| 14週 |
熱力学の第三法則６ |
化学ポテンシャルを説明できる。
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
定期試験の返却と解説 |
定期試験の返却と解説
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 物理化学 | 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 | |
| 純物質の絶対エントロピーを計算できる。 | 4 | |
| 化学反応でのエントロピー変化を計算できる。 | 4 | |
| 化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる。 | 4 | |
| 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 | |
評価割合
| 試験 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 100 |
| 基礎的能力 | 70 | 70 |
| 専門的能力 | 30 | 30 |