○物理化学実験（Physical Chemistry Laboratory）[4115]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

物理化学実験の基本操作として、質量、温度、圧力、容積、交流電流、電圧の測定を行い、物理化学的現象である液体、固体の密度、液体の粘度、気体の状態、相変化に伴うエンタルピー変化および中和熱の測定をする。実験を通じて物理化学的なものの見方と考え方を養い、自然現象の客観性を理解する。
（JABEE学習・教育目標）
「環境化学工学プログラム」：(C)○　（D)◎
JABEE基準1の（1）の知識・能力：(ｄ)-(1)◎

＜授業計画＞

第1週は物理化学実験のガイダンスである。次週からの実験は下記 6テーマで、１テーマを２週間(３コマ×２)で実施する。各テーマの第１週の１時限目は実験に関する講義を行い、引き続き測定を実施する。第２週は、実験結果に関してのグループ討論を行い、その後、各自のレポートを個人別に書き方、内容等をチェックし、 問題がなければ受理する。問題があれば返却し、訂正後再提出する。実験は２〜４名のグループ実験である。
実験Ａ. 水の相変化に伴うエンタルピー変化の測定
氷に連続的に熱を加えると状態が変化して、水になり水蒸気になる。この過程で氷の融解熱、水の顕熱、水の　蒸発熱をそれぞれ測定し、水の相変化に伴うエンタルー変化が相変化を伴わない場合に比べて、いかに大きい　かを理解する。この現象は何に起因しているかを考える。相図についても学ぶ。
実験Ｂ. エタノール−水系の粘度測定
エタノール〜水系の粘度を温度一定条件下で測定すると極大値を持つ。この極大値は何に起因しているかを考　えてみる。また、粘度測定法や高分子溶液の粘度についてもあわせて勉強する。
実験Ｃ. 定容条件における気体圧力と温度の関係の測定
実在気体（ヘリウム、二酸化炭素）の定容条件における圧力と温度を測定し、van der Waals状態方程式の係　数a, bの値を求める。また、実験結果を理想気体の式と比較することで、実在気体の性質の理解を深める。
実験Ｄ. 中和熱の測定
水酸化ナトリウムと塩酸の中和反応について、異なる2つの反応経路における反応熱を測定し、ヘスの法則が　成立するか確認する。実験を通じて、熱力学第一法則や熱化学方程式について学ぶとともに、酸・塩基性物質　の取り扱いについて習得する。
実験Ｅ. 熱電対を用いた温度測定
温度測定にはさまざまな原理が利用されている。熱電効果の一つであるゼーベック効果を利用した熱電対を取り上げ、熱電対の原理、実際の利用法など、実験を通して理解する。実験では、鉛と錫の融点（凝固点）を利　用して熱電対温度計の検定線を作成する。
実験Ｆ　液体、固体の密度測定
“ゲリュサック型比重ビン”を用いて、液体・固体のそれぞれについて、水溶液および混合物を調製し各種質量を測定する。測定した各種質量を用いて密度を求め、混合物の密度と組成の関係（グラフ）より、各純物質の密度を推定し、推定値と文献値を比較検討する。目的は測定値の意味を理解し、精度よく測定することの重要性を修得することである。
　

物理化学実験の採点は、各テーマについて, 講義, 測定および結果の討論に出席し, レポートが受理されることが必要である。評価方法は各テーマを１００点満点として、以下のように評価し、６テーマの平均が６０点以上を合格点とする。
1. 実験に取り組む姿勢 (30点)
　　○ 遅刻しないで実験に出席しているか。　
　　○ 各自、実験条件や測定値を実験ノートに整理、記録しているか
2. レポートの評価　(70点)　
　　○ 測定値の正確性　　○ 問題点を解決する能力　　○ レポートの完成度

＜成績評価方法及び水準＞

物理化学実験の採点は、各テーマについて, 講義, 測定および結果の討論に出席し, レポートが受理されることが必要である。評価方法は各テーマを１００点満点として、以下のように評価し、６テーマの平均が６０点以上を合格点とする。
1. 実験に取り組む姿勢 (30点)
　　○ 遅刻しないで実験に出席しているか。　
　　○ 各自、実験条件や測定値を実験ノートに整理、記録しているか
2. レポートの評価　(70点)　
　　○ 測定値の正確性　　○ 問題点を解決する能力　　○ レポートの完成度

＜教科書＞

「2006年度 物理化学実験テキスト」環境化学工学科　物理化学実験担当者編（生協で販売）

＜参考書＞

アトキンス物理化学(上)千原英昭・中村亘男訳，東京化学同人
物理化学の本はたくさん出版されているので, テーマに関連した本を探し, 予習と復習を勧める。

＜オフィスアワー＞

実験に関する質問はその場で済ますことが望ましい。それ以外はE-mailで教員に申し出て予約をとること。
大友　順一郎　(八王子校舎) otomo@cc.kogakuin.ac.jp
高瀬　久男 　 (八王子校舎)　bt66082@ns.kogakuin.ac.jp
中川　克巳　 (八王子校舎)　nakagawa@cc.kogakuin.ac.jp
藤原　幸男　 (八王子校舎) fujihara@cc.kogakuin.ac.jp
内田　雅樹　 (八王子校舎) m-uchida@cc.kogakuin.ac.jp
飯田　　肇　　(八王子校舎) iida@cc.kogakuin.ac.jp

＜学生へのメッセージ＞

実験の授業を楽しく履修するには、実験テキストを何回も読み直し, 内容をよく理解した上で測定に臨むことである。きっと実験が楽しくなり、興味が生まれることでしょう。レポート作成は,　その日の内に取り組むことを勧める。提出日前夜では時間に余裕がなく, 自分自身納得のいくレポート作成が困難になる。

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