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🌡️ 📆 令和6年5月26日
エネルギー化学 戻る 進む 別窓で開く

🏫 エネルギー化学 ( 電気化学 )

山形大学  工学部  化学・バイオ工学科  🔋 C1 📛 立花和宏

🔚 🏫 エネルギー化学 Web Class syllabus 53209 📆 時間割 水 🕥10:30- 🕛12:00 ( 暦 ) 仮想教室中示範B C1 zero zoom
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図   1 【音声テスト】 米沢高等工業学校校歌

表   1 時間割
時間 月 火 水 木 金 土
* 廃棄
1 🕣08:50-🕥10:20 情報処理概論
2 🕥10:30-🕛12:00 👨‍🏫 エネルギー化学 技術者倫理
3 🕐13:00-🕝14:30 👨‍🏫 無機工業化学 品質管理
化学・バイオ工学実験
化学実験Ⅱ エネルギー化学特論 化学実験Ⅱ
4 🕝14:40-🕓16:10
5 🕟16:20-🕖18:50 工業技術概論 応用物理化学特論
3:02:39

エネルギー化学
q71
エネルギー化学
✍ 平常演習
💯 課外報告書 Web Class

【📖テキスト・📕参考書】


1923

図   2 1923å¹´(大正12å¹´)ごろの電気化学教室( C1ラボラトリー )

この講義は、松木健三先生が電気化学として担当されていました。その後、 仁科辰夫先生がご担当されていましたが、一時期物理化学に併合されました。電気化学は工学部の応用化学であり、物理化学は理学部の理論化学なので、本来趣を異にするものです。そのあと吉田司先生が着任されて電気化学として復活した際、あらためて仁科辰夫先生と立花が半分をオムニバス形式により担当していました。その後、吉田司先生が他学科に移られたため、再び仁科辰夫先生と立花で、複数教員担当方式により全コマ担当するに至りました。さらに時代の要請をうけ「電気化学」から「エネルギー化学」へと科目名の変更がなされました。仁科辰夫先生のご退職に伴い、後継者不足から、立花が単独で担当することになりました。工学にはなくてはならないエネルギーとモノづくりの関係をについて、よりよい講義ができればと思います。よろしくお願いいたします。


表   2 物理学の歴史
西暦 出来事
ものさし (長さ)
1604 ◇ ガリレイ(伊)落体の法則を発見、地動説を発表。
振り子時計 ( ⏱ 時間)
1687 ◇ ニュートン (英)、万有引力の法則を発見。
温度計 ( 温度)
1760 ワット(英)、 蒸気機関🚂を発明
1788 クーロン (仏)静電気に関するクーロンの法則を発見。
ボイルシャルルの法則 🔥⇒💪
1800 ボルタ(独)ボルタ電堆
1820 アンペール(仏)、電流の発見
1831 ヘンリー(米)モーターの発明。
1833 ファラデー(英)電気分解の法則を発見
発電機 💪⇒⚡
◇ 20世紀
1905 アインシュタイン(独)特殊相対性理論
1924 ボーズ・アインシュタイン統計
1926 シュレーディンガー(独)波動力学の確立
1931 ウィルソン(英)半導体の理論
1940 ジュール (英)電流の熱作用の法則を発見。
1948 トランジスタ
1960 レーザーの製作、マイマン(米)
1966 光ファイバーによる 通信、カオ(中)、ホッカム(英)
1970 CCDセンサーの発明、ボイル(加)、スミス(米)
◇ 1980
◇ 物理量

表   3 0.  29  ã‚¨ãƒãƒ«ã‚®ãƒ¼ã®ç¨®é¡ž
kWh、 J 関係式 示強性変数 示量性変数 物質量あたり
マクロ
粒子あたり
ミクロ
🧪 化学エネルギーG ⊿G=⊿H-T⊿S 化学ポテンシャル 物質量〔mol〕 アボガドロ数
NA
🔥 熱エネルギー 🖱
Q= TS
RT
温度 T ã€”K〕エントロピー S ã€”J/K〕気体定数 R ã€”J/K・mol〕 ボルツマン定数  kB ã€”J/K
💪 力学的エネルギー E 🖱 W=pV 圧力 p ã€”Pa〕 体積 V ã€”m3〕理想気体のモル体積 x ã€”L/mol〕
⚡ 電気エネルギー E 🖱
E=VQ
E=nFE
電圧 V ã€”V〕電気量 Q ã€”C〕ファラデー定数 F ã€”C/mol〕電気素量 e ã€”C〕
🌟 光エネルギー E E=hν 振動数 Î½ ã€”Hz〕プランク定数 h ã€”J・s〕

エネルギーは、相互に エネルギー変換できます。 エネルギーは保存則でなくなりませんが、有効な仕事として利用できるエネルギー(エクセルギー)の割合は減っていき、廃熱(アネルギー)の割合が増えていきます。 その意味で、熱エネルギーはエネルギーの廃棄物と言えます。

状態量


質の高い教育をみんなに

図   3 質の高い教育をみんなに
  • 4.7

    2030 年までに、持続可能な開発のための教育及び持続可能なライ フスタイル、人権、男女の平等、平和及び非暴力的文化の推進、 グローバル・シチズンシップ、文化多様性と文化の持続可能な開発への貢献の理解の教育を通して、 全ての学習者が、持続可能な開発を 促進するために必要な知識及び技能を習得できるようにする。

*

エネルギーをみんなに、そしてクリーンに

図   4 SDGs エネルギーをみんなに、そしてクリーンに

すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する。

世界人口のおよそ4分の1が電気のない生活をしており、それ以上の人々が料理や暖房のための現代燃料を利用できない。

🔷

産業と技術革新の基盤を作ろう

図   5 産業と技術革新の基盤を作ろう

SDG 9は金融、テクノロジー、技術の支援、研究、 情報通信技術へのアクセス増大によって達成される。

  • 9.4

    2030年までに、資源利用効率の向上とクリーン技術及び環境に配慮した技術・産業プロセスの導入拡大を通じたインフラ改良や産業改善により、持続可能性を向上させる。すべての国々は各国の能力に応じた取組を行う。

*

つくる責任、つかう責任

図   6 つくる責任、つかう責任

SDG 12は、環境に有害な材料の管理に関する特定の政策や国際協定のような措置を通して、消費や生産パターンを促進することを目指す。ゴールが2020年までに達成したいと目指すターゲットは、そのライフサイクルを通して化学物質や 廃棄物を環境上健全に管理し、 それらが大気、水、土壌に放出されるのを大幅に減らし、人間の健康と環境に対する悪影響を最低限に抑えることである。


パートナーシップで目標を達成しよう

図   7 パートナーシップで目標を達成しよう

  • 17.7

    開発途上国に対し、譲許的・特恵的条件などの相互に合意した有利な条件の下で、環境に配慮した技術の開発、移転、普及及び拡散を促進する。

*

C1電気化学


✍ 平常演習

平常演習・課外報告書

💯 課外報告書 Web Class

? 学んだ成果をWebサーバーで発信しよう

「電気化学?なんか電気ってつくと難しそう・・・」
「なんだか学問を難しいとか苦手とかで議論するのはさびしいなあ・・・じゃあ、たとえばさ、金属のナトリウムを単離するのにどうすればいいと思う?」
「・・・」
「理屈ではまあ食塩、塩化ナトリウムの中のナトリウムイオンを還元すればいいんだけど・・・」
「・・・」
「ヒドラジンとか強力な還元剤と反応させたら単離できると思う?」
「うーん、どうだろう?」
「薬品を使った還元では限度があるんだよね・・・そこで電気の登場。電圧をかければかけるだけ好きなだけ強力な還元力が得られるんだ」
「へー」
「電気化学の前半の講義ここでは主に 物質化学工学実験Ⅱ で出てくるテーマの予習になるような内容を取り扱います!

回路計の選び方

電気回路に出てくる受動素子の種類は電気抵抗(レジスタンス)、静電容量(キャパシタンス)、インダクタンスの三種類しかありません。

電池式の書き方と電極の呼び方

化合物を表すのに化学式を使います。化学式には組成式やイオン式などがあります。 ダニエル電池 電池式 Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu 化合物を化学式で表すように、電池を表すには電池式があります。電池式はアノードを左側に書くのが慣例です。 電池式の縦棒(|)は相と相との界面を表しています。 界面の厚みはないものとみなします。 ? Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu ??? ( * ) 電池には電極があります。酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと呼びます。 以前はアノードを陽極、カソードを陰極と呼びましたが、正極と陽極がまぎらわしいのでアノードと呼びます。 アノードは電流が外部回路から流れ込む極です。カソードは電流が外部回路へ流れ出す極です。 アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方です。 それとは別に正極と負極という呼び方があります。 電位の高い極を正極、電位の低い方を負極と呼びます。 正極、負極は電位の高低に注目した呼び方です。

©2024 Kazuhiro Tachibana

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2024年1月21日 松木健三名誉教授がご逝去されました。

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山形大学 工学部 化学・バイオ工学科 応用化学・化学工学コース
C1ラボラトリー ( 伊藤智博 ・ 立花和宏 )

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