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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)

看護学科の化学講義(3)エネルギー

看護2012

日常的に使っている「エネルギー」という言葉.コレはいったい何なのでしょうか? なんで化学で学ぶのでしょうか?

事前配付資料

今回のキーワード

TV波,X線,γ線,位置エネルギー,運動エネルギー,エネルギー,エネルギー保存則,エントロピー,温度,可視光線,紫外線,仕事,赤外線,電磁エネルギー,電磁波,熱エネルギー,熱力学第一法則,熱力学第二法則,比熱容量,マイクロ波,ラジオ波.

エネルギーとは

何かの仕事を成し遂げる能力をエネルギーと呼びます.運動エネルギー,位置エネルギー,熱エネルギー,電磁エネルギー,などがあります.エネルギーをあらわすSI単位はジュール(J)です.ジュールは1 Nの力で物体を1 m動かすことのできるエネルギーです.したがって1 J=1 N mになります.

熱エネルギー

物体を構成する粒子(原子や原子)の持つ運動エネルギーの尺度が温度です.物体を構成する粒子それぞれは異なる運動エネルギーを持っているので,この尺度は平均値になります.

物体の温度を上げてやるためには,熱エネルギーを与えてやる必要があります.しかし,同じ質量の異なる物質に,同じ大きさのエネルギーを与えても,温度上昇の大きさは同じにはなりません.たとえば1 kgの液体の水に対して温度を1 K上昇させるために必要な熱エネルギーは4.2 kJです.しかし,1 kgの液体のエタノールに対して温度を1 K上昇させるために必要な熱エネルギーは2.4 kJです.水よりもエタノールの方が温まりやすいのです.

このことを表した物理量が,比熱あるいは比熱容量と呼ばれるものです.液体の水の比熱は4.2 kJ K-1kg-1,液体のエタノールの比熱は2.4 kJ K-1kg-1となります.

比熱Cのわかっている物体が質量mあり,この温度を欲しい温度ΔTだけ上昇させるために必要となる熱エネルギーEは次のように計算できます.

E=mCΔT

エネルギー保存の法則

エネルギーは突然湧いて出てくることも,消え去ってしまうこともありません.エネルギーの形態が変わることはありますが,エネルギーの量は不変です,これをエネルギー保存の法則,または熱力学第一法則と呼びます.

エントロピー

エネルギーの総量は不変ですが,エネルギーは最終的には熱エネルギーになり,拡散してしまい,有効利用しにくい状態に向かって行きます.このように自然界では何か仕事が行われると,それに伴って乱雑さが増えて行く傾向がみられます.乱雑さが増えて行くことを「エントロピーが増大する」と言います.この世界ではエントロピーは増大する一方です.これを熱力学第二法則と呼びます.

電子レンジ注意

電子レンジでゆで卵をつくるときにケガをすることがあります.卵内の圧力が高まって爆発することがあるのです.そうならないように前もって穴を貫通させておくことをおすすめします.また,電子レンジ用のゆで卵調理器も取り扱いを誤ると事故を招きます.国民生活センターからのお知らせを紹介しました.

大きな卵でやると・・・・

D

計算問題

次回予告

「元素と周期表」に進みます.今回学んだエネルギーの概念を使って原子の世界にせまります.

リンク

www.tnojima.net
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教科書

教科書販売コーナーに入荷しました.

はじめて学ぶ化学

はじめて学ぶ化学

 

コメント紹介

●化学やっぱ苦手です.●エントロピーが増大するのはこわいことだと思った.壊すのは簡単.作るのは難しい.世界のしくみを学ぶのはおもしろい.●今日の講義もわかりやすくて面白かったです!GW明けも楽しみにしています!●授業も楽しかったけどタマゴの話も楽しかったです.●λとか記号が難しい.●今日は雨でスクールバスも混んでいてとてもゆううつな気分でしたが,先生の授業たのしかったから,元気でました!今日も一日がんばれそうです(笑),今日の計算問題かんたん,というか,先生の説明が分かりやすかったので,かんたんにとけました.●事前プリントを読んでいたので,エネルギーの話がなんとなく理解できた.どういう予習をしたら,計算とか難しい内容も理解できますか?? ダチョウの卵ウケました(笑)●物理はとってもスキではなかったが,今日,化学との関連を知れて,物理もとってもおもしろいなぁって思う.●エネルギー難しかったです!!●わかり易かったです.卵すごいですね!●計算は難しいです.復習してすらすら解けるようにしたいです.物理系の話は苦手なので頑張ろうと思います.●電波が光だとは思わなかったので,びっくりしました.●今日の化学も楽しかったです.卵の調理 気をつけます.●今日の計算で出て来たΔという記号は高2以来でした.●単位のKとかがまだぱっとこなくてはやくなれなきゃ●今回の授業は化学というより物理に近い感じがしました.先生の授業は高校のときより楽しいです.●比熱容量とか,高校でうっすらだった知識がはっきり理解できました!●次回もがんばりたいです.●比熱のところは苦手だったんですけど,理解できました.●復習します.だちょうの卵やってみたい.●今日の内容はむずかしかったです.たまごの実験おもしろかったです.●単位を残したまま計算することによって簡単にできるようになったと思う.感動(;_;)●授業楽しかったです.次回もよろしくお願いします.●卵の実験の映像・・・すさまじかったです.次回もよろしくお願いします.●なかな苦手がするけど,まあまあ理解できました.●エネルギーという言葉はよく聞くけど,実際のところどういうものなのかよく分かっていなかった.●今日の授業もわかりやすくてあっという間でした.エネルギーは主に物理の授業でやっていて,苦手意識があったので,頑張りたいです!●今日は物理っぽかったです.まだできそうな感じだったので良かったです.次の周期表楽しみです.●とてもわかりやすかったです.●高校時代に物理の復習をしていて,かつ物理が好きなので今日の授業は楽しかったです.エネルギー保存は理論的で物理の中でも好きな分野です.●虹が七色であることは世界共通だと思っていたので,びっくりしました.●事前に予習プリントがあったのですんなり理解できました.復習もがんばります.●今日の内容は物理みたいで少し嫌だったけど理解できたので楽しかったです.