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年度 2022年度 開講部局 総合科学部
講義コード AQN50602 科目区分 専門教育科目
授業科目名 熱力学 II
授業科目名
(フリガナ)
ネツリキガク II
英文授業科目名 Thermodynamics II
担当教員名 戸田 昭彦
担当教員名
(フリガナ)
トダ アキヒコ
開講キャンパス 東広島 開設期 2年次生   前期   2ターム
曜日・時限・講義室 (2T) 火9-10:総K205
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
 
講義中心 
単位 1.0 週時間   使用言語 J : 日本語
学習の段階 2 : 初級レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 06 : 物理学
対象学生
授業のキーワード 温度,熱機関の効率,エントロピー,自由エネルギー,物質の状態変化,化学平衡 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
普遍性と実用性において理系学問共通の基礎である熱力学について学ぶ。 
到達度評価
の評価項目
総合科学プログラム
(知識・理解)
・当該の個別学問体系の重要性と特性、基本となる理論的枠組みへの知識・理解
(能力・技能)
・課題の考察のために必要な理論・方法を特定する能力・技能

国際共創プログラム
(知識・理解)
・当該の個別学問体系の重要性と特性、基本となる理論的枠組みへの知識・理解
(能力・技能)
・課題の考察のために必要な理論・方法を特定する能力・技能 
授業の目標・概要等 「熱力学」では「温度」が関与する巨視的現象を扱う。熱力学Ⅱでは、熱力学の基本法則や基礎概念の応用として,自由エネルギーを導入し,物質の状態変化や化学平衡への適用について理解することを目的とする。 
授業計画 第1回 可能な変化と熱力学関数
可能な変化に関する議論から導入される自由エネルギーなどの熱力学関数について解説する。
・最大仕事の原理
・エンタルピー
・ヘルムホルツ自由エネルギー
・ギブズ自由エネルギー

第2回 可能な変化と熱力学関数
可能な変化に関する議論から導入される自由エネルギーなどの熱力学関数について解説する。
・ギブズ-ヘルムホルツの式
・マクスウェルの関係式
・熱力学的状態方程式

第3回 熱力学的平衡条件と熱力学不等式
非可逆変化を経た後に最終的に到達する熱平衡状態に関する条件と,その変化が保証されるために必要な不等式
・熱力学的平衡条件
・断熱系でのエントロピー
・等温等積系でのヘルムホルツの自由エネルギー
・等温等圧系でのギブズの自由エネルギー
・熱力学不等式(熱容量,圧縮率)

第4回 粒子数が変化する系:
粒子数が変化する系について化学ポテンシャルを定義し,粒子の出入りが可能な部分系間の熱力学的平衡条件を求める。
・化学ポテンシャル
・ギブズ-デュエムの関係式
・2つの部分系間の熱力学的平衡条件

第5回 相平衡
物質の状態変化である相転移について解説する。
・1次相転移
・相、相図
・一次相転移に伴う潜熱、体積変化

第6回 相平衡
物質の状態変化である相転移について解説する。
・2相共存
・クラペイロン-クラウジウスの式
・ル・シャトリエの法則(平衡移動の法則)
・ギブズの相律
・過冷却・過加熱

第7回 化学平衡
化学変化により粒子数が変化する系における平衡条件について解説する。
・理想気体の混合のエントロピー
・混合のエントロピー
・混合系のギブズの自由エネルギー
・化学平衡の法則(質量作用の法則)
・平衡定数
・反応熱
・ル・シャトリエの法則

第8回(45分) まとめ
本授業で解説した項目について総括する。

毎回の授業後半に理解度を確認することを目的として小テストを行う。 
教科書・参考書等 講義形式 講義中心
講義資料を配付する。
参考書 三宅 哲 著「熱力学」(裳華房) 
授業で使用する
メディア・機器等
 
【詳細情報】 リンク先配付資料
https://home.hiroshima-u.ac.jp/atoda/Thermodynamics/all3016.html
 
授業で取り入れる
学習手法
 
予習・復習への
アドバイス
全般にキーワードに関係した授業内容についてよく理解しておくこと。
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第1,2回授業後
自由エネルギーという概念の導入過程について良く理解すること。
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第3回授業後
各条件下での変化に関するの条件と不等式について良く理解すること。
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第4回授業後
粒子数が変化する系における化学ポテンシャルについて良く理解すること。
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第5,6回授業後
一次相転移の性質について理解すること。
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第7回授業後
化学反応の平衡定数、反応熱が熱力学を用いて導出できることを理解すること。
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第8回授業後
熱力学の応用の全般についての理解を深めること。
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履修上の注意
受講条件等
※平成29年度以前生は必ず,「熱力学Ⅰ」とセットで受講してください。セットで受講し,両方の単位を修得した場合のみ「熱力学」として単位認定されます。一方の科目のみの履修では単位認定されませんのでご注意ください。 
成績評価の基準等 期末試験を70%、レポート・授業参加態度を加点要素として総合的に評価する。 
実務経験  
実務経験の概要と
それに基づく授業内容
 
メッセージ 自然界で普遍的に成立する熱力学法則についての理解を目指す。 
その他   
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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