🏫エネルギー化学

🔚 🏫 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

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

9:38:57

エネルギー化学

受講にあたって
- 予習報告書
- 05_52255.html
- WebClass
- 成果の公開
- 過去バージョン
1 . 👨‍🏫 量と単位－自然界を測るものさし－
- 電力と電力量
- エネルギーの単位－ワットアワーとジュール－
- 量の歴史と単位
- 測定値と精度、有効数字と概数
2 . 👨‍🏫‍ エネルギーと生活－動力と電力－
- ◇ 生活―暖房・給湯と熱量―
- ◇ 自動車と動力（ＨＥＶ・ＥＶ・Ｅ２Ｈ）－燃費から電費へ－
- 情報とエネルギー
- ◇ COP28、化石賞
3 . 👨‍🏫 材料と電気－化学結合の種類－
- 電子伝導とイオン伝導－キャリアの種類－
- エネルギーと物質
- 電気を流す固体と流さない固体－金属、半導体、固体電解質－
- 電子伝導とイオン伝導－キャリアの種類－
- 電気を流す液体と気体－溶融金属、溶融塩、電解液、プラズマ－
- 電気の流しやすさ－導電率、濃度、移動度－
4 . 👨‍🏫 電気と化学―電池と豆電球のつなぎ方と電流・電圧の測り方―
- 電気用図記号と回路図
- 回路計・オシロスコープの基礎知識
- 電流・電圧の測り方（コンセントの電圧は？）
- ポテンショガルバノスタットの使い方
5 . 👨‍🏫 セルの組立―電池式の書き方と電極の呼び方―
- 電池式の書き方と電極の呼び方
- ２極式セルと３極式セル－作用極、対極、参照極－
- 電解液と塩橋
6 . 👨‍🏫 電気分解とファラデーの法則―銅クーロメーターと電気めっき―
- 銅の電解精錬
- ファラデーの電気分解の法則
- 電流効率
- クーロメーター
7 . 👨‍🏫 電池の起電力―銀塩化銀電極とネルンストの式―
- ダニエル電池
- 銀塩化銀電極
- ｐＨメーター
- ネルンストの式
8 . 👨‍🏫 分解電圧―電力効率とターフェルの式―
- 分解電圧
- 過電圧
- 電圧効率
- ターフェルの式
9 . 👨‍🏫 測定法－ボルタンメトリーと交流インピーダンス法－
- 分極曲線とポテンショガルバノスタット
- サイクリックボルタンメトリー
- 体組成計と塩分計
- 交流インピーダンス法
10 . 👨‍🏫 センサーと情報変換－ｐH電極、参照電極－
- 参照電極
- ｐH電極
- センサー
- イオン選択性電極
11 . 👨‍🏫 表面処理とアノード酸化―アルマイトと不動態－
- 不動態
- ステンレス
- アルマイト
- アノード酸化
12 . 👨‍🏫 印刷とフォトリソグラフィー―エッチングと腐食―
- エッチング
- フォトリソグラフィー
- 印刷
- リードフレーム
13 . 👨‍🏫 エネルギー変換と化学―一次電池と二次電池ー－
- 電池と生活
- 電池とエネルギー
- アルカリマンガン電池
- 充電式電池－鉛電池とリチウムイオン電池－
14 . 👨‍🏫 自然との共生―バイオと光－
- 電気泳動
- 光合成
- 光触媒
- 太陽電池
15 . 👨‍🏫 エネルギーと情報－ディスプレイとエレクトロニクス―
- エレクトロクロミズム
- 液晶ディスプレイ
- 情報とエネルギー
- 生命と情報と物質
成績評価申請書（単位認定申請書）

q71

エネルギー化学

✍ 平常演習

💯 課外報告書 Web Class

◇ 参考文献

【📖テキスト・📕参考書】

📖 テキスト：山下正通、小沢昭弥, 現代の電気化学, 丸善（生協でのみ販売）, 目次 , (2012). genden
✍ 予習報告書 ( エネルギー化学無機工業化学 )
📖テキスト：野村正勝・鈴鹿輝男最新工業化学―持続的社会に向けて― 講談社サイエンティフィク
✍ 予習報告書 ( エネルギー化学無機工業化学 )
📖テキスト：山下省蔵、内藤善文、扇柳政則, 工業技術基礎、実教出版 (2021).
✍ 予習報告書 ( エネルギー化学工業技術概論 )
📕参考書：松林光男、渡辺弘, イラスト図解　工場のしくみ ,日本実業出版社

📕参考書：鮫島実三郎、物理化学実験法、裳華房,1927
エネルギー化学化学実験Ⅰ
📕参考書：藤嶋昭, 相澤益男, 井上徹電気化学測定法、技報堂出版. 1984
エネルギー化学化学実験Ⅰ

1923

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）
◇ 17世紀
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)
◇ 18世紀
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 🔥⇒💪
◇ 第一次産業革命（鉄鋼と石炭、動力） ▶ 工業社会（Society 3.0）
◇ 19世紀
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 💪⇒⚡
◀ ◇ 第二次産業革命（電気と石油、エネルギー） ▶
◇ 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
◀ ◇ 第三次産業革命（半導体、デジタルコンピュータと AD変換） ▶
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
◀ ◇ 第四次産業革命（ネットとビッグデータ）

◇ 物理量

表 3 . 0. 29 エネルギーの種類

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 `N`_A
🔥 熱エネルギー	🖱 `Q`= `TS` `RT`	温度 `T` 〔K〕	エントロピー `S` 〔J/K〕	気体定数 `R` 〔J/K・mol〕	ボルツマン定数 `k_B` 〔J/K
💪 力学的エネルギー `E`	🖱 `W`=`pV`	圧力 `p` 〔Pa〕	体積 `V` 〔m³〕	理想気体のモル体積 `x` 〔L/mol〕
⚡ 電気エネルギー `E`	🖱 `E`=`VQ` `E`=`nFE`	電圧 `V` 〔V〕	電気量 `Q` 〔C〕	ファラデー定数 `F` 〔C/mol〕	電気素量 `e` 〔C〕
🌟 光エネルギー `E`	`E`=`hν`	振動数 `ν` 〔Hz〕			プランク定数 `h` 〔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

4.7
2030 年までに、持続可能な開発のための教育及び持続可能なライフスタイル、人権、男女の平等、平和及び非暴力的文化の推進、グローバル・シチズンシップ、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、全ての学習者が、持続可能な開発を促進するために必要な知識及び技能を習得できるようにする。

エネルギーをみんなに、そしてクリーンに

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。

7.2
2030年までに、世界のエネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの割合を大幅に拡大させる。
7.3
2030年までに、世界全体のエネルギー効率の改善率を倍増させる。

🔷

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

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

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。

？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。