2021年 理工学部 シラバス - 物質応用化学科
設置情報
| 科目名 | 基礎物理化学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物質応用化学科 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 松田・角田 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜3 金曜4 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | L53A L54B |
| クラス | A 、 B | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 物理学を基礎にして化学現象を解明する基礎理論を学習（物理化学分野）すると共に、これをプロセスに応用するための基礎的手法（化学工学分野）を修得する。 具体的な学習目標は次のとおりである。 化学工学分野 1．状態図の読み方、クラペイロン式，蒸気圧式および気体のP-v-T関係を計算するための状態式の使い方を理解することができる。 2．物質収支を理解し、基礎的な化学プロセスにおける収支計算を行うことができる。 3．エネルギー収支の考え方を習得し、物理的操作をめぐる収支計算を行うことができる。 4．化学反応操作をめぐるエネルギー収支を取り扱う上で必要となる反応熱の求め方を理解し、基礎的な化学プロセスにおけるエネルギー収支を計算できる。 物理化学分野 1.気体は乱雑な動きをする粒子の集まりであることを理解し、その粒子の平均の速さを求めることができる。 2.熱力学の第一法則を理解し、反応熱を求めることができる。 3.化学反応速度は反応物の濃度変化によって表されることを理解し、反応速度定数を求めることができる。 4.吸着の理論には被覆率が重要であることを理解し、吸着等温式を使うことができる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「ハイブリッド授業」 詳細は下記の通り、化学工学分野・物理化学分野で異なる。十分注意すること。 【化学工学分野】対面授業を行うとともに、別途録画したオンデマンド動画を配信する。在宅で受講する日、および対面授業を欠席した場合は、オンデマンド動画を視聴して受講すること。 【物理化学分野】対面授業を行うとともに、その授業をWEBカメラを通じて同時に配信する。授業を欠席した場合は、録画した動画を視聴して受講すること。 * 新型コロナウイルス感染症の状況により、変更の可能性がある。変更の場合は授業時に伝達する。 高校で学んだ化学から専門的な物理化学や化学工学に至る、橋渡し的内容の授業を行う。 講義と演習を平行して進める。 |
| 履修条件 | 高校で学習した化学，とくに理論化学の分野を理解していること． |
授業計画
| 第1回 | 【化学工学分野 第1回】（松田）【全員オンライン】 「基礎物理化学」講義全体のガイダンスを行う。 化学工学分野の講義のガイダンスを行う。 化学工学の役割を説明する。 【事前学習】(180分) 今年度前期の授業初日は入学直後の4月9日（金）である。なるべく早く就学環境を整えること。 オンライン授業に必要なPC等および通信環境を準備すること。 CSTポータル、CSTポータルIIの基本的な使い方を習得すること。 メールの書き方（教員への連絡方法はLINEではない、メールである）を習得すること。 なるべく早く教科書を購入すること（教養教育科目の抽選、英語科目のクラス分け等により、教科書購入のタイミングが難しい。しかし、遅くても4月末までには教科書を購入すること）。 【事後学習】化学工学分野の授業の進め方を確認すること。化学工学の役割を確認すること。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
|---|---|
| 第2回 | 【化学工学分野 第2回】（松田）【R（学生番号末尾偶数）：対面，G（学生番号末尾奇数）：オンライン】 前回の復習として、化学工学の役割を説明する。 物質の状態と物性（状態図）を説明する。 【事前学習】シラバスの内容を確認の上，授業に臨むこと。化学工学教科書1ページから4ページ，10ページから11ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】化学工学の役割を確認すること。物質の状態図の見方を教科書やノートを用いて理解できるようにしておくこと。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
| 第3回 | 【化学工学分野 第3回】（松田）【R（学生番号末尾偶数）：オンライン，G（学生番号末尾奇数）：対面】 クラペイロン式、蒸気圧、蒸気圧式（クラジウス・クラペイロン式，アントワン式）、理想気体の状態式、実在気体の状態式（van der Waals式）を説明する。 【事前学習】化学工学教科書11ページから13ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義中に演習を行ったクラジウス・クラペイロン式に関する問題をもう一度解くこと。また，クラジウス・クラペイロン式に関する問題練習（レポート）を行うこと。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
| 第4回 | 【化学工学分野 第4回】（松田）【R（学生番号末尾偶数）：対面，G（学生番号末尾奇数）：オンライン】 前回のクラジウス・クラペイロン式に関する問題練習（レポート）の解説を行う。 理想気体の状態式、実在気体の状態式（van der Waals式）に関する問題演習を行う。また、化学プロセスの設計、開発、運転、保守、管理の基本となる物理的操作をめぐる物質収支を説明する。 【事前学習】化学工学教科書12ページから14ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義中に演習を行った状態式（van der Waals式）に関する問題をもう一度解くこと。また，状態式（van der Waals式）に関する問題練習（レポート）を行うこと。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
| 第5回 | 【化学工学分野 第5回】（松田）【全員オンライン】（2021/04/30更新） 前回の状態式（van der Waals式）に関する問題練習（レポート）の解説を行う。 物理的操作をめぐる物質収支に関する問題演習を行う。また、化学反応操作をめぐる物質収支を説明する。 【事前学習】化学工学教科書14ページから17ページ、19ページから20ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義中に演習を行った物理的操作をめぐる物質収支に関する問題をもう一度解くこと。また，物理的操作をめぐる物質収支に関する問題練習（レポート）を行うこと。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
| 第6回 | 【化学工学分野 第6回】（松田）【全員オンライン】（2021/04/30更新） 物理的操作をめぐる物質収支に関する問題練習（レポート）の解説を行う。 化学反応操作をめぐる物質収支に関する問題演習を行う。 【事前学習】化学工学教科書20ページから22ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義中に演習を行った化学反応操作をめぐる物質収支に関する問題をもう一度解くこと。また、化学反応操作をめぐる物質収支に関する問題練習（レポート）を行うこと。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
| 第7回 | 【化学工学分野 第7回】（松田）【全員オンライン】（2021/05/12更新） 前回の化学反応操作をめぐる物質収支に関する問題練習（レポート）の解説を行う。 化学プロセスの設計、開発、運転、保守、管理の基本となる物理的操作をめぐるエネルギー収支（相変化がない場合のみ）を説明する。また、化学反応操作をめぐるエネルギー収支として、標準生成エンタルピーを用いた標準反応熱の計算を説明する。 【事前学習】化学工学教科書24ページから25ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義中に演習を行った標準反応熱の計算に関する問題をもう一度解くこと。授業で分からないことがあれば、オンデマンド動画で確認すること。(120分) |
| 第8回 | 【物理化学分野 第1回】（角田）【全員オンライン】（2021/05/12更新） 気体の性質 気体分子の平均の速さについて説明する。 【事前学習】物理化学教科書135ページから139ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義最後に行う気体分子の平均の速さに関する問題をもう一度解くこと。(120分) |
| 第9回 | 【物理化学分野 第2回】（角田）【R（学生番号末尾偶数）：オンライン，G（学生番号末尾奇数）：対面】（予定） 熱力学の第一法則 熱量と仕事の関係について説明する。 【事前学習】物理化学教科書148ページから155ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義最後に行う熱力学の第一法則に関する問題をもう一度解くこと。(120分) |
| 第10回 | 【物理化学分野 第3回】（角田）【R（学生番号末尾偶数）：対面，G（学生番号末尾奇数）：オンライン】（予定） 熱化学方程式 ヘスの法則について説明する。 【事前学習】物理化学教科書162ページから168ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義最後に行う気体分子の平均の速さに関する問題をもう一度解くこと。(120分) |
| 第11回 | 【物理化学分野 第4回】（角田）【R（学生番号末尾偶数）：オンライン，G（学生番号末尾奇数）：対面】（予定） 化学反応速度Ⅰ 化学反応速度の定義と一次反応について説明する。 【事前学習】物理化学教科書225ページから228ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義最後に行う一次反応に関する問題をもう一度解くこと。(120分) |
| 第12回 | 【物理化学分野 第5回】（角田）【R（学生番号末尾偶数）：対面，G（学生番号末尾奇数）：オンライン】（予定） 化学反応速度Ⅱ 複合反応と反応速度の温度依存性について説明する。 【事前学習】物理化学教科書230ページから237ページを読んで理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義最後に行う反応速度の温度依存性に関する問題をもう一度解くこと。(120分) |
| 第13回 | 【物理化学分野 第6回】（角田）【R（学生番号末尾偶数）：オンライン，G（学生番号末尾奇数）：対面】（予定） 物理吸着と化学吸着 ラングミュアの吸着等温式について説明する。 【事前学習】図書館等で吸着について下調べを行い、理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと。(120分) 【事後学習】講義最後に行う吸着に関する問題をもう一度解くこと。(120分) |
| 第14回 | 【化学工学分野・物理化学分野 総合演習】 化学工学分野および物理化学分野の総合演習およびその解説を行う。 【事前学習】化学工学分野および物理化学分野で解いた問題を自分でもう一度解くこと。(180分) 【事後学習】化学工学分野および物理化学分野の総合演習の問題を繰り返し解いて平常試験に備えること。(180分) |
| 第15回 | 平常試験（または定期試験）とその解説 【事前学習】化学工学分野および物理化学分野で解いた問題（総合演習問題も含む）を自分でもう一度解くこと。(180分) 【事後学習】平常試験の解説を受け、間違えていた箇所を重点的に復習すること。（120分) |
その他
| 教科書 |
『物理化学入門[9784808230425]』 真下清、他 東京教学社 2007年 第1版
日秋俊彦 編著，児玉大輔・栗原清文・松田弘幸・佐藤敏幸・松本真和 著 『標準化学工学Ⅰ 収支・流体・伝熱・平衡分離[9784254250404]』 朝倉書店 2018年
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
* 新型コロナウイルス感染症の状況により、変更の可能性がある。変更の場合は授業時に伝達する。 レポート・演習（30％）、平常試験または定期試験（70％）によって総合評価する。 最後の試験は、 案1：第15回の授業日に実施する「平常試験」 案2：授業日とは別に定期試験期間に行われる「定期試験」 のどちらかで行います。「平常試験」「定期試験」のどちらになるかは現時点で未定です。最後の試験についての詳細は決まり次第授業で連絡しますので、教員からの連絡を聞き逃したり、勘違い・聞き間違い・思い違い・誤解等のないようにしてください。 毎回の授業に出席し、すべてのレポート・演習を提出しても、平常試験または定期試験（成績評価の70％）の得点が低いと、単位を修得することができないことがあります。十分注意してください。 |
| 質問への対応 | 授業中外を問わず、随時対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
化学工学分野（松田弘幸） 物質応用化学科化学工学研究室（駿河台校舎2号館1階215室） 物理化学分野（角田雄亮） 物質応用化学科化学工学研究室（駿河台校舎2号館3階231A室） メールアドレス（「あっと」は，半角@に直してください） 松田弘幸：matsuda.hiroyuki あっと nihon-u.ac.jp 角田雄亮：kakuta.yusuke あっと nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
金曜 船橋 16:30 ～ 17:00 対面授業：授業の後に質問を受け付ける。
木曜 駿河台 10:00 ～ 12:00 オンライン授業：メールで随時対応する。
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| 学生への メッセージ |
本科目は「ハイブリッド授業」で行いますが、「授業形態及び授業方法」に記載の通り、化学工学分野と物理化学分野で方法が異なります。十分注意してください。 オンライン授業での受講であっても、ノートを用意して、必ず板書をノートに書いて、自分自身で電卓を叩いて計算を行ってください。ただ動画を見ているだけではダメです。 最後の試験は、 案1：第15回の授業日に実施する「平常試験」 案2：授業日とは別に定期試験期間に行われる「定期試験」 のどちらかで行います。「平常試験」「定期試験」のどちらになるかは現時点で未定です。最後の試験についての詳細は決まり次第授業で連絡しますので、教員からの連絡を聞き逃したり、勘違い・聞き間違い・思い違い・誤解等のないようにしてください。 化学工学分野（松田）のオンデマンド動画のすべての内容（レポートの解説動画を除く）は、第2回の授業日の4月16日（金）までに公開する予定です。授業の復習としてもう一度視聴するのはもちろんのこと、対面授業の前の予習として活用しても良いですし、余裕がある人は先取りで受講しても良いですし、各自活用してください。 |