🔷 工学としての化学と自然科学としての化学―単位操作、計測と制御、SI単位と品質管理―

時代区分	世相	🌍 ヨーロッパ	🌍中央アジア	🌍アフリカ	🌎アメリカ	🌏アジア
地質	6万年前 ホモサピエンスアフリカ出発 2万年前 氷河期 15000年前 農耕と定住
原始	BC.20000 ラスコー壁画 BC.3200シュメール 文字 * BC.300 アラビア 数字 *	BC.1000 🔷 ローマ 🔷 イタリア半島 BC.800 ギリシャ文字 *	ローマ BC.500 🔷 仏教	エジプト 象形文字 メソポタミア 楔形文字	オルメカ文明	👨‍🏫 BC.10000 土器 1 ) 秦
古代						紙の発明と漢字（ 漢）
中世	1455グーテンベルグの活字印刷（神聖ローマ） 宗教革命	1582 情報 グレゴリオ暦 * 1583年ガリレオ振り子の等時性 （伊） * ◇ 1604年、ガリレイ（伊） 落体の法則を発見、地動説を発表。	🎵 純正律から平均律へ *
	大航海の時代－地球球体説、地動説、羅針盤の改良、 木材加工－
近世
	◇ 17世紀 ニュートン力学 バロック美術 微分・積分 座標
		ガウス分布 ＝正規分布、ガウス（独） 1687 ◇ ニュートン （英）、万有引力の法則を 発見。 ニュートン、 微分積分学
◇ 第一次産業革命 （ 鉄鋼 と 石炭 、 動力 ） ▶ 工業社会（Society 3.0）
近世	🔥 動力 💪
	◇ 18世紀 熱素の否定
	市民革命	1760 ワット（英）、 蒸気機関🚂を発明 （英）	🎵 🎵 ◇ ピアノ
	◇ 19世紀 熱の仕事当量 周期表 写真 カメラ
		1800ボルタ電堆（ボルタ、独） 1824 カルノー（仏） サイクル 1825 ステファンソン（英）蒸気機関車を実用化 1831ファラデー電磁誘導の法則（英） 発見 1831 モーターを発明。 1833 ファラデー（英） ファラデーの電気分解の法則 $Q=nF$
◀ ◇ 第二次産業革命 （ 電気と石油 、 エネルギー ） ▶
◇ 近代	💪 発電 ⚡	1886ホール（米）エルー（仏）法 1877 オットー（独）、オットーサイクルを考案 1897 ディーゼル（独）、ディーゼルサイクルを考案			1877 蓄音機	◇ 日本の産業革命 （ 鉄道、郵便、電話、生糸） 1873大阪造幣局で、鉛室法硫酸の製造 (日)
	◇ 20世紀
		1906 ハーバーボッシュ法（独）				1910 ◇ 米沢高等工業学校設立
👨‍🏫 ⚔ 🗾 1941 第2次世界大戦 (太平洋戦争) 🌏
◇ 現代	通信				1946 情報 エニアック (米) 1948 物理 トランジスタ (米) 1949年 PS版 （米） * （写真製版） 1948PCM通信 * 1957二重積分 ADC * 1949年PS版（写真製版）
	👨‍🏫 1960s 鉄鋼・ アルミニウム・ 石油化学・ 紙・ オートメーション 🗾 🌏
◀ ◇ 第三次産業革命 （ 半導体、 デジタルコンピュータと AD変換 ） ▶
◇ 現代	👨‍🏫 1970s 自動車・電子機器・原子力・ 公害 🗾 🌏
	コンピュータ				1971 4004(4bit) * 1976 Z80(8bit,2.5MHz) * 1978 8086(16bit,5MHz) *	1964🇯 🇵日立製作所大型汎用 コンピュータを開発 (日) 1982 PC9801 1991 リチウムイオン電池
◀ ◇ 第四次産業革命 （ ネットと ビッグデータ）
◇ 現代	2015 👨‍🏫 SDGs				1995 情報 Windows®95、 IE (米) * 1999 ADSL（50.5Mbps） 2000 2000年問題 2000 WiFi™ (米) 2008 Google Chrome	1995 デジタルカメラ（🇯🇵日） 2018 NHK 4K8K放送開始
未来	2030 エネルギーミックス 2050 カーボンニュートラル

^{2 ) 3 )}

化学反応を起こさせる操作すなわち反応操作（unit process）のほかに、いろいろな物理的な操作を必要とする。この物理的な操作を単位操作（unit operation）という ^{6 ) 7 ) 8 )} 。

量とは何だろうか。 「長さ」、「 温度」、「化学成分の 濃度」は、すべて量である。

……中略……

「量」という用語は、具体性のレベルが異なるいくつかの概念を表すことがある。例えば （１）長さ（２）円の直径（３）ある金属シリンダの直径は、すべて長さの次元を持つ量であるが、具体性のレベルが異なる。 実際の測定の対象となるのは、（３）のように具体化され特定の値を持つ量である。

「 数値× 単位 」で表現できる量は、一般に 物理量といわれる。すべての量をこのように表現できると都合が良いのだが、有用な量の中には必ずしも、それが可能でない量もある。例えば、 金属材料の「硬さ」や 固体表面の「表面粗さ」は、そのような例である。このような量に対しては、それを測定する方法を十分に厳密に定義することによって、数値を使って表現できるようにしている。このように、測定方法の規約によって定義される量を工業量という。

計量管理の基礎と応用 .より ^{9 )}

計量は測定を包含します。 計量と計測はほぼ同義です。 ^{10 )}

物質や物体の 特徴を比較する情報を 量と言います。 量には、物理量や工業量があります。 長さなどの 物理量は、数値と単位の積です。単位が定義されれば数値データにできます。 単位が定義できない表面粗さなどの工業量も、測定方法が定義されれば数値データにできます。

測定値は、測定者が責任を持ちます。 機器が表示した 指示値ではありません。

測定は 誤差を伴います。

数値は データとして記録されます。

ノギスは、外径、内径、幅、深さなどの 長さを 測定する測定器です ^{11 )} 。 長さは、 量のなかでも、もっとも基本的な物理量です。

^{13 ) 14 )}

工場ではさまざまな自動化が行われています ^{15 )} 。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{16 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{17 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

設定値（目標値）と計測値の偏差をもとに、プラントを操作することを、制御と言います。 目標の値に保ちたいプロセス変量を制御量といい、それを支配する量を操作量と言います ^{18 )} 。

制御信号を表現した図をブロック図（ブロックダイアグラム）と言います。センサーの出力を、比較に戻すことを フィードバック ^{19 )} と言います。フィードバックに基づく制御をフィードバック制御と言います。これに対してフィードバックを行わない制御は、 シーケンス制御と言います。 コンピュータを使った高度な制御は、現代制御（多変数制御）と言います。

アナログ制御ではなく、 センサーの出力をＡＤ変換し、マイコンで比較計算して、パルスでデジタル制御します。

温度 は、物質の 状態や反応速度、化学平衡と関係します。 プロセス の管理指標として重要なプロセス変数です。 プラントには対数の 温度計が使われます ^{20 ) 21 )} 。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{22 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

プロセスフローシートの記号は、次の通りです。

圧力 は、物質の 状態や反応速度、化学平衡と関係します ^{23 )} 。 オートメーションで計測されます。

ボイラーでは、高温・高圧の蒸気を作り出します。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{24 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

物質量を測定するには、質量か体積（容量）を測定します。 ^{25 )} 。 質量は、式量を使って物質量に換算します。 体積は、密度を使って、質量にしてから、式量を使って物質量に換算します。

デジタル電圧計 の 指示値の有効桁は、確度と分解能に支配されます。

１１円電池やオペレータを変えて測った場合は、 反復と言います。

また，質量百分率（質量パーセント），体積百分率，物質量百分率のような用語は用いる べきではない（後述の計量法は例外） ^{26 )} 。

溶媒蒸気圧は、ラウールの法則に従い、 ガスの溶解量はヘンリーの法則に従う。 このよう溶液の溶媒または、溶質の化学ポテンシャル μ( ミュー ) は、濃度表示法に対応して、各々次式で表される ただし、x,m,Cは、注目成分のモル分率、重量モル分率、容量モル分率を各々示す。 ^{27 )}

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{28 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

尺度を決める。輪郭線、中心マーク、部品欄、表題欄を下書きする。 正面図と配置を決める。中心線と基準線を細く描く ^{29 )} 。

中心線、外形線、かくれ線 の順に正確な線の太さで描く。寸法線、寸法補助線、引き出し線、参照線を描く。 寸法、寸法補助記号などを記入する。 輪郭線、中心マーク、部品欄、表題欄を描く。 ^{30 )} 。

創作された設計図は、 図形の 著作物です * 。 工業上利用することができる工業製品の意匠は、意匠権として 知的財産権に含まれます。著作権は、著作物の成立で発生しますが、 意匠権は、特許権と同じく、特許庁に申請しなければ発生しません。

製図（drawing）は工学部の基本。 外形線は太く0.7mm≒2pt以上で書きます(1.5ptぐらい)。 あいまいな線は描いてはいけません。 ほかの線は、0.5ptぐらいです。 Z8317-1:2008 によると矢印の末端記号は30°塗りつぶし矢，30°白抜き矢，30° 開き矢，90°開き矢，斜線(45°傾斜）と規定されており， 寸法数字の記述スペースから90°開き矢に近似される矢印記号に修正をしました． また，寸法数字ですが，最近の機械製図の教科書 ^{31 )} や Z8317-1:2008 の例をみると，寸法数字はローマン体なので，イタリック体（斜体）からローマン体（立体） に修正しています．直径記号φは斜体のようです． html で描くときには svgなどのベクター形式を使います。 (工業技術基礎)

◇ 参考文献

はじめに
• 7 . 🔷 工業教育の目的と歴史―学問の自由と教育を受ける権利―
  • 日本国憲法
• 8 . 🔷 工学としての化学と自然科学としての化学―単位操作、計測と制御、SI単位と品質管理―
• 9 . 🔷 事故防止と安全教育―毒物、劇物、危険物、高圧ガス、安全第一―