授業科目名 : 物理化学I(化学工学)

科目コード 73000
配当学年 2年
開講年度・開講期 平成29年度・後期
曜時限 水曜・2時限
講義室 W4
単位数 2
履修者制限
授業形態 講義、演習
使用言語 日本語
担当教員    所属・職名・氏名 工学研究科・教授・前一廣,工学研究科・准教授・牧泰輔,工学研究科・准教授・田辺克明

授業の概要・目的

熱力学を化学プロセスなどの実プロセスへ適用するためには、熱力学の基礎原理に加えて物質収支、エネルギー収支などの化学工学量論と呼ばれる考え方が不可欠である。このような考え方に基づいて「化学工学熱力学」と呼ばれる学問分野が生まれた。ここでは、化学工学熱力学の初歩について講述する。

成績評価の方法・観点及び達成度

平常点、レポートと中間試験・期末試験を実施して成績を評価。

到達目標

熱力学の諸法則を実際のプロセス計算に応用する方法を定着させることを最大の目的とする。

授業計画と内容

項目 回数 内容説明
序論 0.5 化学工学熱力学に関連する諸物理量の定義とその次元、単位、ならびに単位換算の方法について述べる。
熱力学第1法則と基礎事項 1 状態関数、エンタルピー、定常流れ系のエンタルピー収支、平衡、相律、可逆過程などについて説明する。
純物質のPVT関係 1.5 理想気体法則と、フガシチー、圧縮係数などを用いる実在気体状態式、状態図の読み方について述べる。
熱化学 2 熱容量、標準生成エンタルピー、燃焼熱、反応熱などの定義の復習と実際の系に即して計算を実施し修得する。
熱力学第2法則 2 第2法則の種々の表現法、エントロピー、カルノーサイクルの意味について説明する。
基礎項目理解度の確認 1 これまでの講義内容について、理解度を確認する。結果に応じて、レポート課題を課す。
流れ系の熱力学 1 物質収支、エネルギー収支、エントロピー収支の基礎式とその適用法について述べる。また、具体的な事例で実際の計算を実施し、化学工学計算の基礎を修得する。
流体の熱力学特性 2 PVT関係、熱容量から実在流体のエンタルピー、エントロピー、自由エネルギーを算出する方法について説明する。
相平衡 1 相平衡関係にある物質の熱力学的諸量の計算方法、T−S線図、H−S線図について演習を交えながら説明する。
工業プロセスへの応用 2 これまでの講義内容を踏まえて、タービン、圧縮機、冷却プロセス、発電プラントなどの設計と熱力学的な解析について演習をおこなう。
学習到達度の確認 1 本講義の内容に関する到達度を講評する。

教科書

J. M. Smith and H. C. Van Ness : Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Seventh Edition (McGraw-Hill International)

参考書等

P.W.アトキンス:アトキンス物理化学(東京化学同人)
原公彦、米谷紀嗣、藤村陽 ベーシック物理化学(化学同人)
小島和夫:エクセルギーを活かそう エネルギー有効利用の原理(培風館)

履修要件

基礎物理化学・基礎物理化学演習での熱力学法則に関する基礎知識が必要

授業外学習(予習・復習)等

授業URL

http://www.cheme.kyoto-u.ac.jp/8koza/cetd2016/

その他(オフィスアワー等)

講義の進行に応じてできるだけ多くの演習問題を課し、講義内容の修得に努める。毎週課題を課す。 関数電卓を持参すること。