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Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

医療工学科の化学講義(3)エネルギー

医療工2010

雨が降ると道路混雑が激しくなり,最寄り駅からのバス路線ダイヤが大幅に乱れます.晴天時には20分ほどの経路も,天気が悪い日には1時間以上かかる場合があります.

今日はバスが1時間20分もかかってしまいました・・・

遅刻してすみませんでした...

雨のせいでバスが混んでて遅刻しました...最初から授業を聞けないのは残念だった。

76名出席.1限終了時間までに間に合わなかった学生もいたようです.

先週の講義に関するコメント質問その他なんでも紹介

以下のようなコメントを紹介するとともに,質問に回答しました.





エネルギーとは

ものを動かす,化学反応をする,原子から電子を引きはなす,などの「しごとをする能力」がエネルギーです.

身の回りにはたくさんのエネルギーがあっておどろいた。

エネルギーの例えがわかりやすかったです.

エネルギーは高校では計算ばかりだったので、エネルギーの定義、種類や身近なものへの使用例など、わかりやすく説明されたので良かった。

熱と温度

分子の運動エネルギーの尺度が温度です.物体の温度を上げるためにはエネルギーが必要です.
熱に関するエネルギーを表す際にはcalを単位として用いる場合があります.1 gの水の温度を1℃だけ高くするために必要なエネルギーが1 calです.SI単位系では4.184 Jになります.このエネルギーは同じ質量であっても物質の種類が異なると違った値になります.この固有値が比熱(あるいは比熱容量)です.水の比熱は1 cal/g ℃ となります.
ある物体の温度を上昇させるために必要なエネルギーは
比熱×質量×温度変化量
で与えられます.

苦手なカロリー計算が現れた。18750 calのダメージを受けた。家に帰って復習します...

縦軸が分子数で横軸が運動エネルギーのグラフの内容がよくわからなかった

今まですっかり忘れてしまっていましたが、比熱の計算が苦手だったということを思い出しました。なのでGW中にみっちり復習しておきたいと思います。(なぜかだんだん先生の字に似てきたような気がします。)

今までずっとJ(ジュール)を使ってきたので、cal(カロリー)にはなかなか慣れません。

比熱は(J)の方しか知らなかったからcal/g℃とか初めて知りました。復習がんばります☆

J,calとか高校の物理でやったことがでてきて驚いた。

高校時代の記憶がだんだん再生してきました.ジュール換算だのカロリー計算だのエントロピーだの。

カロリーは簡単に計算できることを知ってびっくりしました。身近なもののカロリーを計算してみます!!

電磁波

ラジオ波から宇宙線まで,波長に従って電磁波の種類を紹介しました.そしてそれら電磁波がどのような場面で用いられているのかも紹介しました.

すごい身近に電磁波ってあるんですね。

電磁波の具体例がわかりやすかったです。

可視光の色の違いがとても分かりやすかった。先生からの熱エネルギーは宇宙船並だと思う。

光(電磁エネルギー)について全く知らなかったので,とてもよく理解できてスゴイ面白かったです。

電磁エネルギーという用語は知っていましたが,あんなに種類があるとは思いませんでした。

宇宙線というものがあることをはじめて知りました。しかも人間が死んじゃうくらいとは。宇宙は怖いです・・・・

電磁波の種類が意外と多くて驚きました。また,電磁波は医療的に非常に重要な役割を果たしているものもあれば、紫外線のように人体に害を及ぼすものもあり,とても複雑だと思いました。

波長が短いほどエネルギーが高くなることと、赤外線や紫外線と波長との関係がわかりました。医療の現場でもX線,γ線など使われていることがあるので、将来のためにも関係を覚えておきたいと思います。地デジなどと波長の関係がわかっておもしろかったです。

UVが紫外線だというのは知っていたが、ウルトラバイオレットというのは知らなかった。昔の人も経験から知ってたのは驚き。

γ線滅菌されたくないです。地球環境問題の深刻さがわかりました。

授業に関しては宇宙線というエネルギーが存在することを知ってビックリしました.

電磁エネルギーを初めて学んだ。ふだん生活していて目に見えない線だからおもしろいと思った。

フトンは紫外線を利用してることで、目からウロコだった。

γ線をい滅菌に使っているというのは初めて知った。

GW終わって地元から帰ってきたら晴れの日に布団を干そうと思います。

宇宙服とかが頭だけでなく体全体をまもっているのは、宇宙線とかがあるせいなのかなと思った。

電磁波は使用するものによっては干渉が起こって動作がにぶくなるという話は意外だった.

布団を干した後のにおいは、太陽のにおいのようで気持ちいいが、実はダニの死骸のにおい。

フトンはしっかり干していきたいです。

エネルギー保存則

化学反応にしろその他の物理現象にしろ,反応の前後でエネルギーの総量は変わりません.例えばブランコの場合,勢いをつけて地面から高い位置まで漕いだ場合,最高地点に到達した瞬間に運動エネルギーはゼロになります.しかし,ここに到達するまでに運動エネルギーが消え去ったわけではなく,位置エネルギーに変換されただけです.
ブランコに乗ったままでいるとき,漕がなければブランコはしばらくして停まります.これはエネルギーが消滅したからではなく,運動エネルギーや位置エネルギーが,周囲の空気を動かす仕事などに変換された結果です.
エネルギー保存則は熱力学第一法則です.

ブランコの説明わかりやすかった。

ブランコの例えがとてもわかりやすかった。

エントロピー

系の乱雑さの尺度としてエントロピーが定義されています.エントロピーは増大の方向に向かいます.これが熱力学第二法則です.

エントロピーはなかなか興味深い。全体からエネルギーを捉えていくなんて、まるで物理のようだ。

エントロピーのこともよく分からなかったので、一緒に復習します。

私の部屋もエントロピー増大中です(笑)

電子レンジ

身近な電磁波応用例は電子レンジです.マイクロ波のエネルギーを物体に照射することによって温度上昇を招きます.しかし電子レンジは正しく使わなければ事故のもとです.たとえば生卵を電子レンジで加熱すると爆発することがあります.国民生活センターのサイトにも,動画入りの注意書きがみられます.

また,爆発卵の威力を示す動画もあります.以下,イギリスの子供向け科学番組から↓

電子レンジの使い方には注意ですね(笑)

ダチョウがとてもおもしろかったです。また面白いムービーがあったら紹介してほしいです。

先生の「チーン」のタイミングがばっちりすぎる!

たまごレンジ爆発経験者です(笑)

最後の卵×レンジをやった人は子供たちの英雄にして模範ですね!(笑)

ダチョウの卵-!!

卵やってみよっと!!

私は電子レンジを使って中を青白くジジっと光らせ火事すんぜんの状態にしました。つい一週間ほど前のことです。

何となく予想していたけどダチョウの卵を温めたらあそこまで破壊されるとは思わなかったので,おもしろかったです。

家でダチョウのたまごを電子レンジにかけて試してみたいです。

ダチョウの卵は強かった。

ダチョウの卵のチンはすごかった。

タマゴは気を付けようと思う。

最後の実験、まぢおもしろかったです.

ダチョウのタマゴをレンジでチンしたくなりました。なんでチンすると温度が上がるんですか?

ダチョウのタマゴには気をつけます。

ダチョウのくだりがシュールでした。

ああいう実験は面白いのでやってみたいです。外は暇な人が多いと思いました。

ダチョウの卵の実験が想像以上にひどかった。

卵は やってみたい

ダチョウのたまごのシーンがおもしろかった。

途中から少し眠かったけど頑張りました。でも最後のダチョウはしっかり起きてました。卵に気をつけます。

ダチョウの卵の爆発の威力にびっくりしました。ちょっとダチョウがかわいそうでした。

電子レンジは使い方を間違えるとキケンだと思った。

ダチョウの卵の実験がすごかった。

卵の実験楽しそうだった。

ダチョウがんばれ。

最後おもしろかった。

自宅で卵加熱をしないように! 電子レンジを爆破しないこと!

全般

今日の授業も分かりやすかったです。画像があって楽しいです。

いつも先生の説明はわかり易くて,他の講義もやってくれ!!と思います(笑)

いつも最後の画像話がとても楽しいです

高校のときよりだんぜん面白くて楽しい!

毎回今日のような面白映像を見せてむださい。

例えが面白く、明快でわかりやすかったです.

例えがすごくわかりやすくて、すんなり理解できました。

1限寝坊しそうだけど頑張ります!

化学がだんだん好きになってきました!

高校のときより分かりはすい!

絵,うまいですね。

放射線物理学と内容が関わっていておもしろかったです。

先生の授業は面白いので、毎回楽しみにしてます!宿題がんばります。

今日も楽しかったです。雨降りだったけど遅刻しないで来れて良かったです!予習課題、忘れずにやってきたいです。

90分があっという間でした。今日の内容の電磁波らへんは昨日の放射線物理学の授業でやったとこだったので、よく分かりました!毎回わかりやすい授業で楽しいです。

今日は朝から傘の骨が折れてすごくヘコんでいたのですが、先生の講義を聴いて立ち直りました。

今日の授業も楽しかったです。

物理っぽかった。

テンポが良くて受けてて楽しいです。

わかりやすい授業でした!

今日は雨だったのでバスに乗ったら30分遅刻してしまいました。すいません。でも、今日の講義がエネルギーについてで、その範囲は割と得意なところだったので、何とか理解して追いつくことができました。良かったです。先生の授業は教科書で対応しているところをしっかりと明示してくださるので、とても分かりやすかったです。特にカロリー計算のところは、講義と教科書の2つで理解しやすかったですし、カロリー計算のところではΔt(温度変化)に気をつけようと思いました。

今日は波(私の好きな分野)について学べて楽しかったです。

物理みたいだった。

化学が少しずつ好きになってきた。

しっかりと課題をこなして次に臨みたいと思う。

質問

可視光の色の範囲って7色ですよね。紺が抜けているんじゃないですか?

可視光を何種類に分類するかは主観的な問題なのです.国や地域によって異なります.

浸透圧の実験もエントロピー増大によるものなんですか?

そうです.濃度の高い液体に溶媒が流れ込む反応によってエントロピーが増大しています.

医療用の携帯と、普通の携帯では、波長が違うんですか?

波長は同じです.

水の比熱って4.2 [J]じゃないんですか~(汗 計算大変になりそう・・・

比熱の単位は(エネルギー)/(質量)(温度変化量)になります.cal/g ℃を用いるのであれば1ですが,J/g ℃を用いれば4.2になります(精密には4.184・・・).

赤外線(テレビのリモコン)をケータイのカメラに映すと見えるのですが、あれはなぜですか?

携帯電話のカメラの感知する波長レンジが,低波長側にも広がっているからです.とらえた光がディスプレイに表されるまでの信号処理を経て,赤外線領域の「色」は赤として表現されるのです.

エントロピーがいまいちわからなかった。それをどのように使うのだろうか?

エントロピーのある意味がよくわかりませんでした。エントロピーは何の役に立つのですか。

自然現象を熱力学的にとらえる際,その現象がどの方向に向かうのかを判断する際に役立ちます.対象としている系において,エントロピーの増大する方向がどれなのかを比較するのです.

すべてのエネルギーが保たれているのだったら全宇宙のエネルギーの総和はどれくらいかとふと思いました。

結論→ゼロ.

エネルギーの単位を(kg m2/s2)で表したことがないのですが、今後この単位で表すことはよくあるんですか?覚えられなそうで不安です。

単位の表し方については別の機会にまとめて解説します.

次回予告

次回は5月12日.教科書第3章「原子の構造」に進みます.