授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | この講義では、物質のミクロな性質からバルクの物理量を知るための手段である統計熱力学の習得を目的とする。そのための前段階として、まず分子の振動や回転の情報を得る分光法について学ぶ。分子の知識を習得し、熱力学量の計算、化学反応の平衡定数、化学反応動力学の遷移状態理論への応用を学ぶ。また、分子衝突の動力学についても学ぶ。
この講義を習得することにより、以下のことができるようになることを目標とする。
1. 微視状態数の統計力学的性質に基づいてボルツマン分布を導出・理解できる。
2. 分配関数とその意味について説明できる。
3. 3種類のアンサンブルについて理解し、それぞれ応用例に適用できる。
4. エントロピーの統計力学的定義を記述できる。
5. 定容熱容量、エントロピー、熱力学関数（U, H, G, A）、化学反応の平衡定数を分子分配関数を用いて記述できる。
6. 遷移状態理論における分子分配関数の取り扱い方およびアイリングの式の成り立ちを理解し、それぞれの変数の物理化学的意味を説明できる。
7. ポテンシャルエネルギー面における鞍点とは何か、図示および記述できる。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | This course mainly deals with statistical thermodynamics that bridges the microscopic properties of matters and their bulk properties. As a preliminary step, students learn the basics and techniques on the rotational and vibrational spectra. Using statistical thermodynamics, students acquire knowledge to calculate thermodynamic quantities, chemical equilibrium constants, and the transition state theory of reaction dynamics from molecular information obtained by spectroscopic techniques. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | この講義では、物質のミクロな性質からバルクの物理量を知るための手段である統計熱力学の習得を目的とする。そのための前段階として、まず分子の振動や回転の情報を得る分光法について学ぶ。分子の知識を習得し、熱力学量の計算、化学反応の平衡定数、化学反応動力学の遷移状態理論への応用を学ぶ。また、分子衝突の動力学についても学ぶ。
この講義を習得することにより、以下のことができるようになることを目標とする。
1. 微視状態数の統計力学的性質に基づいてボルツマン分布を導出・理解できる。
2. 分配関数とその意味について説明できる。
3. 3種類のアンサンブルについて理解し、それぞれ応用例に適用できる。
4. エントロピーの統計力学的定義を記述できる。
5. 定容熱容量、エントロピー、熱力学関数（U, H, G, A）、化学反応の平衡定数を分子分配関数を用いて記述できる。
6. 遷移状態理論における分子分配関数の取り扱い方およびアイリングの式の成り立ちを理解し、それぞれの変数の物理化学的意味を説明できる。
7. ポテンシャルエネルギー面における鞍点とは何か、図示および記述できる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | | This course mainly deals with statistical thermodynamics that bridges the microscopic properties of matters and their bulk properties. As a preliminary step, students learn the basics and techniques on the rotational and vibrational spectra. Using statistical thermodynamics, students acquire knowledge to calculate thermodynamic quantities, chemical equilibrium constants, and the transition state theory of reaction dynamics from molecular information obtained by spectroscopic techniques. |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | | Physical Chemistry I, Physical Chemistry II, Physical Chemistry III |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | 1. 回転スペクトルと振動スペクトル（教科書12章）
⋅ 分子の回転
⋅ 二原子分子の振動分光法
2. 統計熱力学（教科書15章）
⋅ ボルツマン分布
⋅ 分子分配関数
⋅ 分子のエネルギー
⋅ 正準アンサンブル
⋅ 内部エネルギーとエントロピー
⋅ 熱力学関数の導出
3. 化学反応動力学（教科書21章）
⋅ 遷移状態理論
⋅ 分子衝突の動力学
授業中に数回、演習問題の課題を課すので、次回までに解いておくこと。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | 1. Rotational and vibration spectra (Chapter 12)
· Molecular rotation
· Vibrational spectroscopy of diatomic molecules
2. Statistical thermodynamics (Chapter 15)
· Boltzmann distribution
· Molecular distribution function
· Molecular energy
· Canonical ensemble
· Internal energy and entropy
· Derivation of thermodynamic functions
3. Chemical reaction dynamics (Chapter 21)
· Transition state theory
· Kinetics of molecular collisions |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | レポート（30%）と筆記試験（70%）により成績をつける。100点満点で60点以上を合格とし、60点以上64点までをC-、65点以上69点までをC、70点以上79点までをB、80点以上を A、95点以上をA+とする。
ボルツマン分布、分配関数、アンサンブル、エントロピーの統計力学的定義、分子分配関数を用いた定容熱容量・エントロピー・熱力学関数・化学平衡定数および分子分配関数の遷移状態理論への応用に関する基本的な問題を正確に解答できれば合格とする。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | Report: 30%, Examination: 70%
F: 0-59, C+: 60-64, C: 65-69, B: 70-79, A: 80-94, A+: 95-100 |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | | There are no course requirements. |
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教科書【日本語】
Textbook | | | P. Atkins, J. de Paula 著, 中野元裕，上田貴洋，奥村光隆，北河康隆 訳，アトキンス物理化学（下）, 第10版, 東京化学同人． |
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教科書【英語】
Textbook | | | P. Atkins and J. de Paula, Atkins’ Physical Chemistry 10th Edition, Oxford University Press |
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参考書【日本語】
Reference Book | | |
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参考書【英語】
Reference Book | | | Will be designated during class as necessary. |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | Reviewing what you have learned and solving assignments |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | | 授業は対面形式で行う。詳細はTACT「お知らせ」で連絡する。 |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | | Classes will be conducted in a face-to-face format. Details will be announced in the TACT "Announcements". |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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