到達目標
1. 気体の性質について説明でき、取り扱いの計算ができる。
2. 反応熱と反応条件について説明でき、取り扱いの計算ができる。
3. 分子論的な立場からの内部エネルギーとエンタルピーを理解できる。
4. 分子論的な立場と統計熱力学の観点から、エントロピーとギブスの自由エネルギーを理解できる。
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 |
| 気体の性質（理想気体・実在気体）についての理解 | 気体の性質（理想気体・実在気体）について詳しく説明でき、取り扱いの計算もできる。 | 気体の性質（理想気体・実在気体）について概略説明でき、取り扱いの計算できる。 | 気体の性質（理想気体・実在気体）について説明できない。また、取り扱いの計算もできない。 |
| 反応熱と反応条件についての理解 | 反応熱と反応条件について内部エネルギーとエンタルピーから詳しく説明でき、取り扱いの計算もできる。 | 反応熱と反応条件について内部エネルギーとエンタルピーから概略説明でき、取り扱いの計算もできる。 | 反応熱と反応条件について内部エネルギーとエンタルピーから説明できない。また、計算もできない。 |
| 分子論的な立場からの内部エネルギーとエンタルピーの理解 | 分子論的な確率とエネルギーの概念の理解の上で、内部エネルギーとエンタルピーを詳しく説明できる。 | 分子論的な確率とエネルギーの概念の理解の上で、内部エネルギーとエンタルピーを、概略、説明できる。 | 分子論的な確率とエネルギーの概念から、内部エネルギーとエンタルピーを説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
JABEE基準 (c)
説明
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専攻科到達目標 3-1
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教育方法等
概要:
化学熱力学は、物理化学の基礎の一つとして非常に重要である。本講義では、特に気体の性質、熱力学第一法則、熱力学第二法則とギブズエネルギーについて学習し、基礎知識の定着を狙いとするものである。
授業の進め方・方法:
教科書を中心に授業を進め、必要に応じて資料等を配布する。理解を確実にするために、教科書の問題等を自分で解いて事項の整理や理解を深め、化学反応を通じて化学熱力学の基本概念の習得を目標とする。
注意点:
教科書、問題集を十分に活用する。毎回、前回の授業の内容を小テストで確認するので、まずそれをしっかりやること。また、シラバスに予定項目が掲載されているのでそれを見て予習しておく。
定期試験の前だけでなく、授業時間毎に確実に内容を把握するように心がけること。そのために、課題レポート、小テストを行うので予習・復習を継続して行う必要がある。講義への質問や要望等は、直接あるいはメールにて随時受け付ける。
毎回、次回の講義予告を行い、教科書の該当箇所を読んでくるように指示する。
講義で取り扱った内容について、内容の理解を深めるためにも、教科書や問題集の各種問題を解く
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：物理量の計算 |
物理量と単位について理解し説明できる。
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| 2週 |
気体の性質１ボイルシャルルの法則、気体の状態方程式 |
理想気体の基本的な計算（ボイルシャルルの法則、気体の状態方程式、ドルトンの分圧の法則）ができる。
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| 3週 |
気体の性質２気体分子運動論 |
理想気体の巨視的性質を気体分子の熱運動エネルギーに基づいて説明できる。
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| 4週 |
反応熱と反応条件 |
化学反応に伴って出入りする反応熱について計算でき反応熱の内容を説明できる。
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| 5週 |
標準生成エンタルピー |
化学反応に伴うエンタルピー変化について計算し説明できる。
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| 6週 |
自発変化とエントロピー |
化学反応や気体の混合によりエントロピーがどのように変化するか説明できる。
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| 7週 |
化学反応とギブスエネルギー変化 |
化学反応の方向性をギブズエネルギー変化から計算し推測できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
エントロピーとギブスの自由エネルギーの概念 |
エントロピーとギブスの自由エネルギーの概念を説明できる。
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| 10週 |
実在の化学系のエネルギー準位 |
分子の電子・振動・回転・並進エネルギー準位の意味とエネルギーの大きさを理解できる。
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| 11週 |
ボルツマン分布と内部エネルギー |
エネルギー量子のボルツマン分布の仕方を理解し、ミクロな状態の取り得る状態の数を計算でき、内部エネルギーの変化を計算できる。
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| 12週 |
統計力学的エントロピーと熱力学第二法則 |
統計力学的なエントロピーの定義を理解し、ミクロな状態の取り得る状態の数からエントロピー変化を計算できる。
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| 13週 |
ギブスの自由エネルギーとミクロな状態の関係 |
ミクロな状態の変化に伴う自由エネルギー変化を計算できる。
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| 14週 |
ギブスの自由エネルギーの温度変化 |
状態変化、化学変化における自由エネルギーの温度変化を定性的に説明できる。
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| 15週 |
前期定期試験 |
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| 16週 |
前期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 |
評価割合
| 試験 | 小テスト | 課題 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 15 | 15 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 35 | 15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
| 専門的能力 | 35 | 0 | 15 | 0 | 0 | 0 | 50 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |