内容紹介
生命科学(バイオ関連）を学ぶ学生にかかすことのできない物理化学の、主に熱力学について基礎を平易に、しっかりと解説した教科書。つまづきやすい箇所をいかに理解させるか工夫されている。原子・分子など高校化学の内容から解説を始め、生命系を題材として展開。神経による刺激の伝達を司る膜電位、バイオ電池まで話を進めている。
目次
第１章 はじめに
１．１ 空間・時間の広がりとエネルギー
１．２ 物質―質量と重量
１．３ 原子・分子の概念へ
コラム１．１：知るとは如何なることか
コラム１．２：E-mc2について
第２章 原子の構造
２．１ 原子量
２．２ 電子の存在の確認
２．３ 電気素量の決定
２．４ 原子核の存在の確認とその大きさ
２．５ 電子の運動・量子論への進展
コラム２．１：重力と電気的力の大きさ比べ
第３章 微視的世界から巨視的世界へ
３．１ ブラウン運動
３．２ 光のエネルギー
３．３ 運動エネルギーとポテンシャルエネルギー
第４章 気体分子運動論
４．１ 気体、液体、固体はどこが違うか
４．２ 理想気体の性質
４．３ 気体の運動エネルギー
４．４ マックスウェルーボルツマン分布
４．５ 運動の自由度とエネルギー均分則
４．６ エネルギー均分則と熱容量
４．７ 理想気体からのずれ―ファン・デル・ワールスの式
４．８ 分子の衝突、平均自由行程と気体の粘度
コラム４．１：ボルツマン分布則による気体の垂直分布
コラム４．２：平均値について
第５章 エネルギーの保存
５．１ 系と外界
５．２ 仕事と熱
５．３ 熱力学第一法則
５．４ 可逆変化と不可逆変化
５．５ 可逆変化，不可逆変化による仕事
５．６ 定容変化における内部エネルギー変化
５．７ エンタルピー
５．８ 熱容量
５．９ 断熱変化による仕事
５．10 化学反応に伴うエンタルピー変化
コラム５．１：気体の断熱圧縮による脱脂綿の発火実験
コラム５．２：大気の断熱変化と自然現象の関連，フェーン現象と大気の循環
付録Ａ５．１：CP＞CVの一般的証明
第６章 エントロピー
６．１ 自然の変化の方向について
６．２ エントロピーとは何か
６．３ エントロピー増大の法則
６．４ エントロピーはどのようにして導入されたか
６．５ 混合のエントロピー
６．６ 熱の拡散と物質拡散によるエントロピー変化
６．７ エントロピーと仕事をする能力
６．８ エントロピーと確率・情報
６．９ エントロピーと生物の感覚
６．10 相転移によるエントロピー変化
６．11 エントロピーゼロと残余エントロピー
６．12 化学反応に伴うエントロピー変化
６．13 生物と負エントロピー（ネゲントロピー）
コラム６．１：生物の感覚と刺激
コラム６．２：エントロピーと耐熱性高分子の設計
コラム６．３：食品とネゲントロピー
付録Ａ６．１：完全微分と不完全微分
第７章 自由エネルギー
７．１ ヘルムホルツの自由エネルギーとギブスの自由エネルギー
７．２ 自由エネルギーと自発変化の方向
７．３ 自由エネルギーと最大仕事の関係
７．４ 化学反応に伴う自由エネルギー変化と生命活動における共役反応の例
７．５ 自由エネルギーについてのさらなる考察
７．６ 自由エネルギーと力学的仕事
７．７ 組成変化を伴う系におけるギブスの自由エネルギー変化
７．８ ギブスの自由エネルギー変化の圧力依存性
７．９ ギブスの自由エネルギー変化の温度依存性
７．10 ギブスの自由エネルギーと平衡定数
７．11 平衡定数の温度依存性
７．12 生化学的標準状態と乳酸発酵
コラム７．１：ゴム分子とエントロピー弾性の幼児モデル
コラム７．２：ガフ‐ジュール効果
コラム７．３：部分モル量
コラム７．４：ΔGの温度依存性の計算例
コラム７．５：乳酸発酵と近江のふなずし
付録Ａ７．１：クラウジウス‐クラペイロンの式
第８章 自由エネルギーと平衡
８．１ 不均質系の平衡
８．２ 混合のギブスの自由エネルギーおよびエントロピー
８．３ 束一的性質
８．４ 溶質の活量
８．５ 電解質の活量と化学ポテンシャル
８．６ ドナン膜平衡
コラム８．１：ギブズの相律
コラム８．２：バイオマスと超臨界水
コラム８．３：高分子化合物の分子量分布
第９章 自由エネルギーと電位
９．１ 電池の起電力
９．２ 化学電池
９．３ 標準電極電位
９．４ ネルンストの式
９．５ 種々の電池
９．６ 膜電位
コラム９．１：ΔG°fから標準起電力の計算
第10章 おわりに―環境，リサイクル問題へのアプローチ
10．１ 地球におけるエネルギーとエントロピーの収支
10．２ 自然科学あるいは技術の発展について
コラム10．１：人口増加の速度論的解析
コラム10．２：二酸化炭素排出量と産業の発展
付表Ａ１ 無機化合物の１atm，298Kにおける熱力学的データ
付表Ａ２ 有機化合物の１atm，298Kにおける熱力学的データ
