2024年度学院等開講科目理学院化学系

化学統計熱力学

開講元: 化学系
担当教員: 西野智昭 / 腰原伸也
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火3-4 (M-107(H113)) / 金3-4 (M-107(H113))
クラス: -
科目コード: CHM.C202
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2025年3月17日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

　マクロな視点からの熱力学の諸法則、およびミクロな視点からの統計力学の基礎を学ぶ。具体的には、熱力学では熱力学第１・第２法則、エントロピーについて学び、統計力学では、Boltzmannの分布則、分子分配関数、微視的状態の数、巨視的な系の間の相互作用と平衡の達成、カノニカル分布、簡単な系の分子統計について学ぶ。
　マクロな視点からの熱力学、およびミクロな視点からの統計力学を学び、確率や統計的考えを基礎とした熱力学の統計力学的解釈について理解することを目的とする。

到達目標

本講義を履修することによって、次の能力を修得する。
1) 熱力学と統計力学の物理量と概念が説明できる、
2) 相変化などの物理変化や化学反応を巨視的（熱力学）、微視的（統計力学）に解釈できる。

キーワード

物理化学、熱力学、統計熱力学、化学平衡、分配関数

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義と簡単な演習を基本に進めます。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	系と状態変数	系、状態変数、示量性、示強性について説明せよ。
第2回	熱力学第1法則	系の内部エネルギーを求めよ。
第3回	熱力学第2法則	物理、化学変化におけるエントロピーを求めよ。
第4回	自由エネルギー	自由エネルギーについて説明せよ。
第5回	化学平衡	化学ポテンシャルについて説明せよ。
第6回	状態数	ボルツマンの式に基づきエントロピーを求めよ。
第7回	分子分配関数	分子分配関数を求めよ。
第8回	分子分配関数と平均エネルギー	分子分配関数を用いて平均エネルギーを求めよ。
第9回	系の分配関数	カノニカルアンサンブルを説明せよ。
第10回	並進の分子分配関数	並進の分子分配関数を求めよ。
第11回	回転の分子分配関数	回転の分子分配関数を求めよ。
第12回	振動の分子分配関数	振動の分子分配関数を求めよ。
第13回	固体の統計力学	固体の比熱を求めよ。
第14回	分子分配関数と化学平衡	分配関数を用いて平衡定数を求めよ。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

アトキンス　物理化学

成績評価の方法及び基準

熱力学・統計力学の諸法則、物理量および、物理変化と化学変化の解釈について、その理解度を評価
対面による期末試験を実施する。ただし、新型コロナウイルス感染拡大状況等により、期末試験の実施方法は変更の可能性がある。
配点は試験（80%)、講義で出題する課題へのレポート（20%）による。

履修の条件・注意事項

履修の条件を設けない。