2025年度

後期

物理化学I

講義

Physical Chemistry I

A0200477 物理化学I [S1][対面]

高見 知秀

2.0単位

月曜2限

八王子

1W-026講義室

1 基礎知識の修得   20 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得   80 ％
3 汎用的問題解決力の修得   0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得   0 ％

●物理量、単位を理解し、自身で計算できる。
●完全気体、実在気体の性質の違いを理解した上で、自身で計算ができる。
●熱力学第1法則の内容を理解し、気体を例とした応用例を理解する。
●熱力学第2法則の内容を理解し、さまざまな過程のエントロピー計算ができる。
●自由エネルギー、ギブスエネルギーの内容を理解し、自身で計算ができる。

●前期開講されている「数学」「化学」「物理学」の内容を復習し良く理解していること。
●初等函数の簡単な微分、積分計算ができること。

まず授業の方法を説明します。本講義は原則として「対面」で行い、第７回は対面での中間試験、第１４回は対面での定期試験、第１５回は遠隔（オンデマンド）で行います。ただし、感染の状況によって、授業 のやり方を変更する場合があります。
　本講義では、Microsoft OfficeのExcelとPowerPointが必要です。課題やレポートでの表計算やグラフ作成は Excelを使用しての解答作成になります。講義スライドはPowerPointでの視聴となります。スマホで講義スライドを視聴されるときは、Googleや各ブラウザでは正しく表示されず音声が再生されませんので、スマホ版の無料PowerPointアプリをインストールしてからPowerPoint上で再生してください。
　ここからは授業のねらいを説明します。化学技術者は、物質の製造、使用、回収、再利用、最終処理を取り扱います。それらのいずれの過程においても、物質がどのような変化をするか知らなければなりません。物質は、温度・圧力によって状態が変化し、この状態が物質の性質を決めています。このような状態変化に伴う物質の性質を理解することが物理化学の基礎です。
　本講義の前半では、まず気体の性質について分⼦運動論と状態⽅程式を通じて理解を深めて、次に熱⼒学の基礎となる熱⼒学第1法則およびエンタルピーの概念を理解して、物理変化や化学反応による系のエネルギーや熱の収⽀について考察します。講義の後半では、熱⼒学第2法則およびエントロピーの概念の理解を通じて化学反応の⾃発性について考察して、ヘルムホルツエネルギー・ギブズエネルギーの概念を理解して化学反応の熱⼒学計算に応⽤し、最後に第1法則と第2法則の統合により熱⼒学理論に関する理解を深めます。

クリッカー・タブレット等ICTを活用した双方向授業／e-ラーニング等ICTを活用した自主学習支援

対面

事前準備：教科書を購入し、講義⽤ノート（A4サイズ推奨）、関数電卓、 Excelがインストールされているノートパソコンを⽤意する。
事前学習：
・このシラバスを読んで本講義の概要を把握しておく。
・第１回講義スライドをダウンロードして、授業前までに視聴する。
・教科書５〜７ページの「A・3：バルクの性質」、３０〜３６ページの「1A：完全気体」の内容を予習する。
・⾼校物理で学習した「気体の性質」の内容を復習しておくとより良い。

2時間

・第１回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・講義ガイダンス：シラバスの内容説明（到達⽬標の共有、授業の計画および進め⽅、成績評価など）
・受講生からの質問や要望へのお応え
・教科書の「A・3：バルクの性質」、「1A：完全気体」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「A・3：バルクの性質」、「1A：完全気体」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（２３ページ〜、５６ページ〜）を出来得る限り解いてみる。
事前学習：教科書９〜１２ページ「B・1：⼒、B・2：エネルギー」、３７〜４４ページ「1B：気体の運動論モデル」の内容を予習する。⾼校物理の「⼒とエネルギー」の内容を復習しておくとより良い。

4時間

対面

・第２回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「B・1：⼒、B・2：エネルギー」、「1B：気体の運動論モデル」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「B・1：⼒、B・2：エネルギー」、「1B：気体の運動論モデル」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（５８ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書１５〜１７ページ「B・3：分⼦の性質とバルクの性質の関係」、４５〜５３ページ「1C：実在気体」の内容を予習する。

4時間

対面

・第３回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「B・3：分⼦の性質とバルクの性質の関係」、「1C：実在気体」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「B・3：分⼦の性質とバルクの性質の関係」、「1C：実在気体」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（５９ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書６７〜７７ページ「2A：内部エネルギー」の内容を予習する。

4時間

対面

・第４回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「2A：内部エネルギー」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「2A：内部エネルギー」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１０７ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書７８〜８２ページ「2B：エンタルピー」、８３〜９２ページ「2C：熱化学」の内容を予習する。

4時間

対面

・第５回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「2B：エンタルピー」、「2C：熱化学」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「2B：エンタルピー」、「2C：熱化学」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１０８ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書１１４〜１１５ページ「数学の基礎2：多変数関数の微積分」、９３〜１０２ページ「2D：状態関数と完全微分」、１０３〜１０５ページ「2E：断熱変化」の内容を予習する。

4.5時間

対面

・第６回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「数学の基礎2：多変数関数の微積分」、「2D：状態関数と完全微分」、「2E：断熱変化」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「数学の基礎2：多変数関数の微積分」、「2D：状態関数と完全微分」、「2E：断熱変化」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１１１ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：中間試験（第7回実施）に向けて、第1回〜第6回の学修範囲を総復習し、概念と式の理解を深めるとともに、該当する範囲の教科書の演習問題を繰り返し解く。

4.5時間

対面

第１回から第６回までの学修到達度の確認（授業内試験）
・中間試験：「理解度チェック」第１回〜第６回の講義内容より出題（通信機能のない函数電卓のみ使用可）。

・事後学習：中間試験の模範解答例（第８回講義スライドにてPowerPointで配布予定）を参照し、解けなかった問題を中⼼に復習を⾏う。
・事前学習：第8回の「前半のまとめ」に向けて、第１回〜第６回の講義内容でまだ理解が不⼗分な箇所をリストアップしておく。

4.5時間

対面

・中間試験の解説と前半のまとめ：「中間試験」の平均点や設問ごとの正答率などを⽰し、特に正答率が低かった問題に関して解説を⾏う。「前半のまとめ」これまでの講義内容をまとめて解説する。講義時間において質問や要望を対面，KU-LMSまたはGoogleMeetで受け付ける。講義時間外は電子メールで受け付ける。
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：中間試験を見直し、間違えた問題を中⼼に復習をする。
事前学習：教科書１１８〜１２６ページ「3A・1：第⼆法則」「3A・2：エントロピーの定義」「3A・3：状態関数としてのエントロピー」の内容の予習をする。

4.5時間

対面

・第９回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「3A・1：第⼆法則」「3A・2：エントロピーの定義」「3A・3：状態関数としてのエントロピー」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「3A・1：第⼆法則」「3A・2：エントロピーの定義」「3A・3：状態関数としてのエントロピー」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１５７ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書１２７〜１３０「3A・4：いろいろな過程で⽣じるエントロピー変化」、１３１〜１３６ページ「3B：エントロピーの測定」の内容の予習をする。

4.5時間

対面

・第１０回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「3A・4：いろいろな過程で⽣じるエントロピー変化」、「3B：エントロピーの測定」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「3A・4：いろいろな過程で⽣じるエントロピー変化」、「3B：エントロピーの測定」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１５７ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書１３７〜１４５ページ「3C：系に注⽬する」の内容の予習をする。

4.5時間

対面

・第１１回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「3C：系に注⽬する」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「3C：系に注⽬する」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１６０ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：教科書１４６〜１５４「3D：第⼀法則と第⼆法則を結びつける」の内容の予習をする。

4.5時間

対面

・第１２回講義スライド（PowerPointファイル）を確認
・教科書の「3D：第⼀法則と第⼆法則を結びつける」について講義スライドを交えて説明
・教科書の「3D：第⼀法則と第⼆法則を結びつける」で対応する例題（具体例）、自習問題、記述問題、演習問題、応用問題、統合問題の中からいくつかを解説
・質問があれば原則対面で受け付けるが，KU-LMSまたはGoogleMeetを利用してもよい
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。教科書の例題・⾃習問題・演習問題（１６１ページ〜）を解いてみるとより良い。
事前学習：第13回で実施する「まとめ：総復習」に向けて、第12回までの全範囲を復習しまだ理解が不⼗分な個所をリストアップしておく。

4.5時間

対面

・まとめ：「総復習」第1回から第12回の講義内容全体を概説する。（もし講義の進⾏が予定より遅れている場合はここで⾏う）。
質問や要望は、講義時間内は教室またはKU-LMS、GoogleMeetで受け付ける。講義時間外は電子メールで受け付ける。
・締切時間までに小テスト・レポートをKU-LMSから提出

事後学習：講義資料（PowerPointファイル）を参照し、⾃分なりにノートにまとめながら理解を深める（復習）。
事前学習：第１４回の授業時間に行う学修到達度の確認（授業内試験、通信機能のない函数電卓持ち込み可、スマホおよびパソコンは持ち込み不可）に向けて、第１回〜第１３回の学修範囲を総復習し、概念と式の理解を深めるとともに、該当する範囲の教科書の演習問題を繰り返し解く。

6時間

対面

学修到達度の確認（授業内試験）
・第１回から第１４回までに学習した内容の到達度を確認する。

学修到達度の確認（授業内試験）において、解けなかった問題について復習する。

2時間

遠隔（オンデマンド）

全受講生オンデマンド
・学習内容の振り返り：熱力学についてこれまでに習った範囲を総復習する。

これまでの小テスト、中間試験、期末試験で、解けなかった問題について復習する。

2時間

成績評価は各回で提出するKU-LMS上の小テストと対面授業で提出する課題、中間試験、そして期末試験の結果で評価します。中間試験と期末試験では、通信機能のない函数電卓「のみ」持ち込み可とします。小テスト（５％）、課題（５％）、中間試験（２０％）、期末試験（７０％）の⽐重で配点します。Grade D 以上の者に単位を認めます。なお、中間試験は第７回の授業内で、期末試験は第１４回での授業内試験期にて実施します。

各回の小テストとレポートについて、次回授業にて全般解説を行うだけでなく個別についてはKU-LMSから解答の解説とレポートへのコメントを行う。また、中間試験については第８回に、期末試験については第１５回に全般的な解説を行う。

「アトキンス 物理化学（上）第１０版」　東京化学同人　P. Atkins著　千原秀昭、中村亘男訳　この講義では第１章から第３章の内容が該当します。この本は物理化学IIや物理化学IIIでも採用されていますので、物理化学の教科書はこれ１冊でまずは足ります。
この教科書は同じ第１０版でも「刷」によって誤植があります。正誤表は出版社のホームページ
https://www.tkd-pbl.com/book/b279830.html
にあります。必ず正誤表を確認して各自で訂正をしておいてください。特に気体定数やボルツマン定数などの物理基礎定数は2019年のSI単位定義改定によって数値が変わっています。この講義では改定後の物理基礎定数を用います。
この教科書にある問題の解答は，上記の出版社ホームページで一部公開されていますが，それでも答のみで計算過程が付いていません。一部の解答は別途出版されていますが英語版のみで不親切なところも多いので、教員に質問するか、インターネットや翻訳サイトを駆使して解答を確認するようにしてください。
この本にある問題の中には Excelなどの表計算ソフトを使わないと解くことがほぼ出来ない問題もあります。前期で必修となっている「情報処理入門」で学んだ Excelがここで必要となります。
一方、この教科書の語句は「理想気体」を「完全気体」としているように、他の本ではあまり使われない語句が採用されている箇所がありますので、わからない語句などは教員に質問するか、インターネットを利用して確認してください。

以下の本はすべて、講義担当の高見の居室にありますので、４号館04-308に来れば閲覧できます。
教科書よりもやさしく熱力学について書いてある本として、次の本を挙げておきます。
「原田義也 物理化学入門シリーズ　化学熱力学」裳華房（「物理化学入門シリーズ」）　アトキンスの教科書にある問題は難易度が高く、解答確認で不便な点が多いですが、この本は演習問題の答の詳細が載っているので自学自習に最適です。また、式の証明や問題の詳細な解答は裳華房のホームページ（https://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN978-4-7853-3418-5.htm）からダウンロードできます。
「芦田正巳　熱力学を学ぶ人のために」　オーム社　平易な口語で書かれていて読みやすい本です。
「ブラウン　一般化学II　原書13版」　丸善出版　荻野和子監訳　第19章「化学熱力学」　アメリカの一般的な大学で採用されている本の和訳版です。
より高度な熱力学の内容を理解したい方には下記の本を挙げます。
「原田義也 化学熱力学」　裳華房　（上記の本より前に出版された本ですが、老舗的な教科書です）

生命科学向けの物理化学の書籍としては、以下に挙げる図書を参考にしてください。
「アトキンス 生命科学のための物理化学　第２版」　東京化学同人　P. Atkins, J. de Paula著　稲葉章、中川敦史訳
「CHANG 生命科学系のための物理化学」　東京化学同人　R. Chang著　岩澤康裕、北川禎三、濱口宏夫訳

水〜金曜日11:40〜12:30　八王子校舎4号館308号室（研究室）。質問などはオフィスアワー以外での何時でも歓迎しますが、研究室に不在のときもあるので、電子メール(ft13537@ns.kogakuin.ac.jp)での事前確認を推奨します。
GoogleMeet（チャットまたは⾳声）を⽤いたリアルタイムでの質問も受け付けます。GoogleMeetのアドレス等は初回の講義資料を参照してください。
原則としてKU-LMSの質問登録で質問を受け付けます。
電子メール(ft13537@ns.kogakuin.ac.jp)での質問は、成績に関すること以外であれば、いつでも受け付けます。
ただし成績に関わることは必ずKU-LMSの質問登録からお願いします。

大学１年の前半までは、高校で学んだことである程度乗り切れるかもしれません。しかし後期になり大学の専門科目になると、これまでに学んでいないことが要求されるようになります。
熱力学は、論理的に整った体系になっている学問ですが、抽象的概念を表す言葉が数多くあります。そこで本講義では、その概念を授業で理解するために、PowerPointなどのスライドだけでなく、板書でも講義を行います。ノートに書く習慣をつけるようにしてください。
熱⼒学の理論や概念は実際に演習問題を解くことで理解が深まります。その意味からも、本科⽬と⼀緒に「物理化学演習I」を履修することを推奨します。
わからないことは迷わず教員に質問してください。わからないままにしておくと講義が進むにつれてますますわからなくなります。学習支援センター（化学）もご利用ください。学習支援センターの基礎講座は、本授業でわからないところをより詳細かつやさしく説明してくれます。また個別指導の利用も効果的です。

実務家担当科目

ベンチャー会社の立ち上げ参加の経験がある教員が、企業前後に起こった様々な体験を活かし、研究の最前線について講義する。

該当なし

関連する科目である

Ⅱ1a/Ⅱ1b/Ⅱ1c