生命科学部Faculty of Bioscience and Applied Chemistry
MAC100YC（材料化学 / Materials chemistry 100）化学熱力学 ＩＩChemical Thermodynamics II
山下 明泰Akihiro YAMASHITA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 生命科学部Faculty of Bioscience and Applied Chemistry |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2023 |
| 授業コードClass code | H8502 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 月5/Mon.5 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes |
成績優秀者の他学部科目履修制度で履修する学 生：教員の受講許可が必要(オンライン授業の場合は、学習支援システムで許可を得るようにする) |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | ○ |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜生命科学部＞Category |
環境応用化学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
1.Outline and objectives
①To state the properties of thermodynamics by using the thermodynamic functions.
②To learn various thermodynamic processes by constructing ideal thermodynamic cycles.
③To understand how to state chemical (reaction) equilibria mathematically.
2.Learning Objectives
Students are required to handle thermodynamic problems more theoretically using three basic principles (1-st, 2-nd, and 3-rd laws). Students are also requested to derive various thermodynamic functions to understand the basic concept, through which they can solve realistic engineering problems on chemical thermodynamics. Eventually, students must be able to design and operate chemical apparatus in chemical plans and factories.
3.Learning activities outside of classroom
All the students must submit their papers on homework problems given in class or through HOPPII system.
4.Grading Criteria /Policy
A grading system depends on infection situation of the COVID-19;
1. when we have the final exam: Final exam 50% + HW problems 50%.
2. when we do NOT have the final exam: HW problems 100%.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
①熱力学関数を用いて、熱力学的諸性質を記述する。
②理想的なサイクルを組み立てている熱力学的諸過程について学ぶ。
③化学平衡（反応平衡）を数学的に記述する方法を理解する。
到達目標Goal
化学熱力学Ⅰで学んだ３つの基本法則（第１、第２、第３）をベースに、熱力学をより理論的に取り扱うことができるようになること。種々の熱力学関数を導出し、熱力学の概念を一般化するとともに、現実的な課題を取り扱う方法を思考することができるようになること。具体的には、化学プロセスおよび化学装置の設計や最適運転法について、その基となる考え方を提案できるようになること。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
DP2
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
化学熱力学Ⅰで学んだ「自由エネルギーが最小で平衡となる」という考え方を相分離、溶液の性質や、化学反応に適用し、実用的なレベルで計算を行う。無味乾燥な数式の羅列にならぬように、演習問題を抱負に取り入れながら、理論の具体的な活用法について学ぶ。
本講義は、教室での対面式、またはハイフレックス（対面式＋オンラインライブ配信）方式での実施を原則とする。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：化学熱力学Ⅰの復習（I)
教科書第１章：速度論と平衡論の違いを中心に、熱力学の存在意義を考える。
第2回[対面/face to face]：化学熱力学Ⅰの復習（II)
教科書第２、３章：例題を使って、熱力学の第1法則を復習する。
第3回[対面/face to face]：化学熱力学Ⅰの復習（III)
教科書第４、５章：P-V-T関係の例題を解く。
第4回[対面/face to face]：化学熱力学Ⅰの復習（IV)
教科書第６章：例題を使って、熱力学の第２法則を復習する。
第5回[対面/face to face]：エンタルピとエントロピの計算および自由エネルギと内部エネルギの計算
教科書第７章：エンタルピ、エントロピ、自由エネルギ、内部エネルギについて、熱力学関数間の関係を明らかにする。
第6回[対面/face to face]：水蒸気表と熱力学線図
教科書第７章：水蒸気表と熱力学線図の利用法について、例題で学ぶ。
第7回[対面/face to face]：定圧比熱と定容比熱
教科書第７章：定圧比熱と定容比熱を含め、状態量の相互関係について学ぶ。
第8回[対面/face to face]：理想的なサイクルを組み立てている過程
教科書第８章：３つの過程（等温圧縮（膨張）、断熱圧縮（膨張）、等圧変化）の違いについて学ぶ。
第9回[対面/face to face]：サイクル
教科書第８章：理想的なサイクル、クリアランスのあるサイクル、多段圧縮（膨張）、Joule-Thomson膨張について学ぶ。
第10回[対面/face to face]：流れ過程
教科書第８章：流れ過程の圧縮膨張に続いて、ヒートポンプの計算を行う
第11回[対面/face to face]：相平衡の条件と相律
教科書第９章：相の概念と平衡の概念を理解し、相間に成り立つ関係式（相律）を学ぶ。
第12回[対面/face to face]：フガシチー、活量、活量係数
教科書第９章：実在気体の取り扱いについて学ぶ。
第13回[対面/face to face]：化学平衡と平衡定数
教科書第１０章：化学反応系での平衡を平衡定数を導入して、定量的に取り扱う。
第14回[対面/face to face]：平衡組成の計算
教科書第１０章：系が平衡に到達した後の組成を取り扱う。
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】 授業中に課題を科す他、適宜、演習問題のレポートを科す。
テキスト（教科書）Textbooks
化学熱力学Ⅰで用いた
大竹伝雄、平田光穂共著：第２版演習 化学工学熱力学、丸善
を教科書として用いる（第7章～第10章）。
参考書References
１．アトキンス：物理化学（上）第10版、東京化学同人
２．相良紘：化学工学のための熱力学、日刊工業新聞社
３．原田義也：化学熱力学、裳華房
成績評価の方法と基準Grading criteria
期末試験の実施の有無により、以下の2つの場合のいずれにより総合的に評価する。
1.期末試験が実施できる場合： 課題レポート（５０％）と試験(５０％)
2.期末試験の実施が困難な場合：課題レポート（１００％）
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
講義内容を振り返るために、不定期にミニレポートの提出求める。
このミニレポートに寄せられた意見を参考に、毎週の講義を改善していく。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
演習問題を解くために、必ず毎回の講義に電卓を持参すること。
その他の重要事項Others
熱力学では多くの抽象的な概念が定義されている。その理解のために行う問題の演習は、受講者にとって極めて重要であり、積極的に参加する必要がある。