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内容紹介
理工系学部の材料工学,化学工学,応用化学などの学生1~3年生を対象に基礎をわかりやすく解説。例題と豊富な演習問題と丁寧な解答を掲載。構成は気体の性質,統計力学,熱力学第1~第3法則,化学平衡,溶液の熱力学,相平衡など。
編集部から
目次
1.ミクロとマクロの世界
1.1ミクロとマクロの世界観
1.2物理化学とは
1.3物理量と基本単位と組立単位
2.熱力学の概要
2.1熱力学とは
2.2熱と温度について
2.3熱力学の構成
2.4熱力学的平衡
2.5状態とその変化
2.6エネルギーの単位
2.7熱力学を学ぶ重要性
3.気体の熱力学
3.1理想気体
3.1.1ボイルの法則(気体の圧力と体積の関係)
3.1.2シャルルの法則(温度と体積の関係)
3.1.3アボガドロの原理(物質量と体積の関係)
3.1.4理想気体の状態方程式
3.1.5理想混合気体(ドルトンの分圧の法則)
3.2気体分子運動論
3.2.1分子の平均速度
3.2.2分子間の衝突回数と平均自由行程
3.3実在気体
3.3.1圧縮因子と分子間相互作用
3.3.2ファンデルワールスの式とビリアル式
3.3.3気体の凝縮
3.3.4臨界点
3.3.5ファンデルワールス係数と臨界定数
3.3.6換算変数と対応状態の法則
4.ボルツマン分布と分配関数
4.1統計力学
4.2気体分子の空間分布
4.2.1気体分子の分布
4.2.2確率が最大となる分子分布
4.3気体分子の速度分布
4.3.1速度空間上での分子の分布
4.3.2マックスウェル-ボルツマン分布
4.3.3気体分子の速さの分布
4.4分子の熱運動と内部エネルギー
4.4.1ボルツマン因子と分配関数
4.4.2エネルギー等分配の法則
4.5量子化されたエネルギー準位でのボルツマン分布
5.エネルギー・エンタルピーと熱力学第一法則
5.1系と周囲
5.2エネルギー・熱量・仕事量
5.3モル熱容量と内部エネルギー変化
5.4熱力学第一法則
5.5エンタルピー
5.5.1エンタルピーの定義
5.5.2標準エンタルピー変化
5.5.3反応熱とエンタルピー変化
5.5.4ヘスの法則
5.5.5反応熱の温度依存性
5.5.6定常流れ系のエネルギー保存の法則
6.エントロピーと熱力学第二・第三法則
6.1不可逆変化と可逆変化
6.1.1不可逆変化・可逆変化・準静的変化
6.1.2等温変化と断熱変化
6.2熱機関(エンジン)
6.2.1カルノー・サイクル
6.2.2熱機関の仕事効率
6.2.3冷却装置(ヒートポンプ)
6.2.4永久機関
6.2.5熱力学第二法則
6.2.6温度の定義
6.3エントロピー
6.3.1エントロピーの熱力学定義
6.3.2相変化にともなうエントロピー変化
6.3.3トルートンの法則
6.3.4温度変化にともなうエントロピー変化
6.3.5定温での体積変化・圧力変化にともなうエントロピー変化
6.3.6状態量であるエントロピー
6.3.7エントロピーの分子論的解釈
6.3.8熱力学第三法則
6.3.9標準エントロピー
6.4不可逆過程とエントロピー増大
6.4.1熱移動
6.4.2熱機関
6.4.3クラウジウスの不等式とエントロピー増大の法則
6.4.4化学反応にともなうエントロピー変化
7.自由エネルギーと化学平衡
7.1ヘルムホルツ自由エネルギーとギブズ自由エネルギー
7.2最大仕事の原理
7.2.1最大膨張仕事
7.2.2最大の非膨張仕事
7.3標準ギブズ自由エネルギー
7.4化学反応の効率
7.5熱力学的性質の相互関係
7.6ギブズ自由エネルギーの圧力・温度依存性
7.6.1圧力依存性
7.6.2温度依存性
7.7化学ポテンシャル
7.8気体の化学ポテンシャル
7.8.1純物質の完全気体の化学ポテンシャル
7.8.2実在気体の化学ポテンシャル
7.9化学平衡
7.10いろいろな平衡定数
7.11平衡に対する外部条件の影響
7.11.1平衡に対する圧力の影響
7.11.2平衡に対する温度の影響
7.12相平衡
7.12.1相転移
7.12.2相境界
7.12.3気相との相境界線
8.溶液の熱力学
8.1溶液の濃度の表し方
8.1.1モル分率
8.1.2容量モル濃度
8.1.3質量モル濃度
8.2理想気体の混合
8.3理想溶液
8.3.1混合における体積変化
8.3.2混合のエントロピー変化
8.3.3混合のエンタルピー変化
8.4部分モル量と化学ポテンシャル
8.4.1部分モル体積
8.4.2部分モル量
8.4.3化学ポテンシャル
8.5非理想溶液
8.5.1ヘンリーの法則
8.5.2活量と活量係数
8.6束一的性質
8.6.1蒸気圧降下
8.6.2沸点上昇
8.6.3凝固点降下
8.6.4浸透圧
9.相平衡
9.1相転移の基本常識
9.2相平衡に対する温度・圧力の影響
9.3一成分系の相図
9.4二成分系の相図
10.総括演習問題
参考文献
索引
























