| 科目名[英文名] | |||||
| 物理学Ⅰ [PhysicsⅠ] | |||||
| 区分 | 工学部専門科目 | 選択必修 | 単位数 | 2 | |
| 対象学科等 | 対象年次 | 1～4 | 開講時期 | 3学期 | |
| 授業形態 | 3学期 | 時間割番号 | 021104 | ||
| 責任教員 [ローマ字表記] | |||||
| 中村 暢文 [NAKAMURA Nobufumi] | |||||
| 所属 | 工学部 | 研究室 | メールアドレス | ||
| 概要 |
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＜目的＞物理学Iでは熱力学の基礎を学ぶ。熱力学は物理化学の１分野で、生命工学の専門分野の土台となる科目である。グローバル教養科目群の理系教養科目として、本講義では、熱力学の基本法則を修得し、生命現象や生体を、熱力学的な観点から理解できるようになることを目標にしている。 ＜概要＞物理化学の基礎となる「単位」から、熱力学の第一法則、第二法則、最終的にギブズエネルギーまで、教科書に基づいて講義する。各回の授業において、その回の授業内容の理解を深めるため、演習を行なうので、復習に役立ててほしい。英語の教科書を指定しているので、予習して授業に臨み、専門用語を英語、日本語の両方で習得してほしい。 |
| 到達基準 |
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１）熱、仕事、内部エネルギー、エンタルピーの概念を理解し、熱力学のエネルギー保存則を正しく理解できる。 ２）生物におけるエネルギー変換について、熱力学的に説明できる。 ３）エントロピー、ギブズエネルギーの概念を理解し、ある過程が自発的であるかどうかを判定することができる。 この科目はディプロマポリシーの観点Aに対応づけられている。 |
| 授業内容 |
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第１回 物理化学の基礎１（教科書Fundamentals） 単位、状態、力、エネルギー、圧力について学ぶ。 第２回 物理化学の基礎２（教科書Fundamentals） 温度、状態方程式、分子の速度分布について学ぶ。 第３回 熱力学第一法則１（教科書第１章） エネルギー変換、「系と外界」、「仕事と熱」の概念について理解する。 第４回 熱力学第一法則２（教科書第１章） 生物におけるエネルギー変換、可逆変化、膨張仕事について理解する。 第５回 熱力学第一法則３（教科書第１章） 熱容量、内部エネルギーの概念について理解し、熱力学の第一法則について学ぶ。 第６回 熱力学第一法則４（教科書第１章） エンタルピーの概念と相転移におけるエンタルピー変化について学ぶ。 第７回 熱力学第一法則５（教科書第１章） 結合エンタルピー、燃料の熱力学的性質、標準生成エンタルピーについて学ぶ。 第８回 熱の測定（教科書第１章と補足資料） 示差走査熱量測定（DSC)、等温滴定熱量測定（ITC）、タンパク質相互作用について学ぶ。 第９回 熱力学第一法則のまとめ 中間テスト 第１０回 熱力学第二法則１（教科書第２章） エントロピーの概念、エントロピー変化、絶対エントロピーについて理解する。 第１１回 熱力学第二法則２（教科書第２章） 標準反応エントロピー、化学反応の自発性について理解する。 第１２回 熱力学第二法則３（教科書第２章） ギブズエネルギーの概念とギブズエネルギーと反応の自発性の関係について学ぶ。 第１３回 熱力学第二法則４（教科書第２章） タンパク質や生体膜の自己組織化とギブズエネルギーとの関係について理解する。 第１４回 熱力学第二法則５（教科書第２章） 非膨張仕事とギブズ自由エネルギーとの関係について理解する。 第１５回 熱力学第二法則、ギブズエネルギーのまとめ 期末テスト |
| 履修条件・関連項目 |
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本講義は、物理化学系の基礎科目で、「物理学基礎」、「化学基礎」に続くものである。また、専門基礎科目の「生命物理化学I」および「生命物理化学II」を履修するためには、この講義を履修していることが望まれる。 授業時間30時間に加え、毎回の授業で行なう演習の復習をおこない、また、テキストの章末問題を解くことによって、本学の標準時間数に準ずる予習と復習を行なうこと。 |
| テキスト・教科書 |
| Physical Chemistry for the Life Sciences 2nd ed., P. Atkins and J. de Paula, Oxford University Press, Oxford, UK, 2011. |
| 参考書 |
| 「クーン・フェルスターリンク物理化学I,II」「アトキンス物理化学上下」「マッカーリ・サイモン物理化学上下」など、その他にも講義中に適宜紹介する。 |
| 成績評価の方法 |
| 演習やレポート（１０％）、中間（３５％）、期末試験（５５％）の成績により評価を行う。 |
| 教員から一言 |
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自然を理解するためには、大変重要な基礎学問分野です。なるべく、実際によく経験する自然現象を例にとりながら講義をすすめていきます。是非、最後まで挫折することのないよう、学習してください。マクロな視点で自然を見ることも重要です。英語の専門用語も将来必ず必要になります。できる限り早い時期から、少しずつでも覚えておくと、後々有利ですので、教科書として英語の原書を指定しています。 Google Classroomを利用します。履修する場合には登録してください。クラスコードはn2en2f5です。 |
| キーワード |
| 物理化学、エントロピー、エンタルピー、ギブズエネルギー、反応の自発性 |
| オフィスアワー |
| オフィスアワー：毎週金曜日の午後３時〜４時まで、場所：１２号館３０７号室 |
| 備考１ |
| Google Classroomのクラスコードは n2en2f5 です。 |
| 備考２ |
| 参照ホームページ |
| 開講言語 |
| 日本語 |
| 語学学習科目 |
| 英語 |
| 更新日付 |
| 2022/09/28 10:16:46 |