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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(11)気体の性質

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キーワード

圧力,気体定数,工学気圧,重力単位系,全圧,大気圧,力,分圧,分圧の法則,ヘンリーの法則,ボイル-シャルルの法則,理想気体,理想気体の状態方程式

講義内容の要約

  • 力と圧力は別の物理量.力/面積が圧力.
  • 圧力をあらわす単位イロイロ:Pa, atm, mmHg, Torr, bar, kgf cm-2
  • ボイルの法則,シャルルの法則,ボイル-シャルルの法則
  • 理想気体の状態方程式 PV=nRT
  • 分圧の法則←物質量の比は分圧の比に等しい.
  • 人体との関わり(1):肺,組織,静脈中における酸素分圧と二酸化炭素分圧の変化.
  • ヘンリーの法則←圧力を高くすれば気体がたくさん溶解する.
  • 人体との関わり(2):スキューバダイビングやるときは潜水病に注意.

該当する教科書のページ

第9章「気体の性質」,101ページから110ページ.

はじめて学ぶ化学

はじめて学ぶ化学

トピック

1 潜水動物が潜水病にならないしくみ

深海では肺を縮小させて肺の中の空気を気管支に逃がしているためです.昨年の夏にアメリカの研究グループが,血中酸素濃度モニターをアシカに取り付けて,潜水と浮上に伴う血中酸素濃度の変化を測定しました.その結果,水深225 m付近で肺を縮ませ,空気を取り込まないようにしていることがわかりました.

Birgitte I. McDonald* and Paul J. Ponganis, 2012, "Lung collapse in the diving sea lion: hold the nitrogen and save the oxygen", Biology Letters, doi:10.1098/rsbl.2012.0743

和文解説記事→ アシカの潜水病を防ぐメカニズムを解明、米研究/AFP BB News(2012-09-21)

2 風船と加圧減圧装置

3 mmH2O

大気圧下,水銀柱は760 mmまで上昇.水だと約10 m,航空機用軽油だと約16 mまで上昇.普段意識していない大気圧には,それだけの大きさがあるのです.

4 真空中に放り出されたら?

『気を失う直前,舌の上の唾液が蒸発泡になるのを感じた』

5 身の回りの圧力イロイロ

タイヤが1.8 atmから2.5 atm,圧力鍋が2 atmから2.5 atm,炭酸飲料の炭酸ガスが3.5 atmから4.5 atm.ヒール先端の面積1 cm2のハイヒールを履いた体重40 kgの人に足を踏まれると39 atm.

確認問題

圧力の単位換算→(11)気体の性質

1000 mmHg は(1)何 atm か,(2)何 Pa か,(3)何 kgf cm-2か.換算せよ.重力加速度には9.81 m s-2を用いよ.mmHg,atm,Pa の関係は本日の講義内容から判断せよ.

こういうのは一昔前は高校生レベルだったわけですが,高校でやらなくなっちゃったので大学で鍛えるわけですよ.できないと技術系の勉強が困ったことになっちゃうしね.
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「こんな計算もできないorz」っていう事実を知ることは重要.

コメント

●高校の時,毎週1コマ実験をやる授業があって,水銀柱とか水柱とか(これは階段でやりました笑)いろいろやったのをおもいだしました.駆逐系教師ですね先生(笑)
●人類の潜水ギネスは確か80 mちょいでした.
●海の動物たちは潜水病にならないのか気になっていました.

●単位の種類が多いです●kgfでわからなくなってしまいました.●kgf cm-2が不安●半挫折●挫折●ざせつ●ざせつ●むずかしい!●難しい●難しいです●わかりません●よくわからなかったです・・・●無理でした・・・●キログラム重がおそろしいです.さいきん野島先生がこわいです(笑)なんて試験までになんとかします!!●重力単位が面倒でした.●単位換算が毎回鬼畜です.綺麗に削ぐどころか駆逐するのも大変です.●Wikipediaで調べました.9.81 m/s2分かりません.これ使ってできません.

「力」と「圧力」の区別が付いてない人はただちに学習サポートセンター(ASC)の物理チューターに教わること.コレがわかんないと工学の勉強ができません.

質問

●炭酸飲料はフタを閉じて振っても炭酸が抜けます.その状態ではほっておくとまた復活しますか?それとも不可逆変化なんですか?

この場合の「炭酸が抜ける」ってのが,容器内の圧力が高まることを指すのであれば,しばらくほったらかしにしておけば元に戻る,っていうのが答えになります.可逆変化.

出席者数推移

(1)89→(2)88→(3)88→(4)86→(5)79→(6)82→(7)78→(8)77→(9)74→(10)72→(11)61


次回予告と予習

「化学反応と熱エネルギー」を学びます.教科書の111ページから122ページを読み,例題を解いておくこと.