エネルギー化学

✍ センサーについて調べてみよう

導電率計、 pHメーター 1 ) 、 ORP電極、 イオン選択性電極 2 ) 、 バイオセンサー 3 ) 、 免疫センサー 4 ) 、 グルコースセンサー 5 ) 、 ガスセンサー など、 イオンの移動や界面電位を利用した電気化学センサーを、「現代の電気化学」からひとつ選びましょう。

どんな を、どんな に変換しているか、その過程を調べて議論してみましょう。 また、量を情報にするときにどんな数値にしているか、調べてみましょう。 また、その応用例についても紹介しましょう。


例)

グルコースセンサーを選んだ。

グルコースセンサーは、量としてグルコースの 物質量を測定する。 原理は、グルコースセンサーは、酵素あるいはヘキサシアノ鉄酸イオンなどのメディエーター 6 ) を使って 酸素の4電子還元触媒電流を測定するものである。 よって物質量電流に変換していると言える。 さらに 電流は、電流センサーによって 電圧に変換され、 AD変換 によって数値情報として表示される。 原理的には、グルコースセンサーは、グルコースを燃料とした燃料電池の起電力を利用したセンサーとも言える。

このグルコースセンサーを使うことで血液中の血糖値を測ることができる。 糖尿病患者になくてはならないセンサーとなっている。

商品 原理 原理

エネルギーの変換

  1  エネルギーの変換
🧪 化学 電力 💪 動力 🌟 🔥
🧪 化学 化学反応 👨‍🏫
pHセンサー 7 )
二酸化炭素センサー
湿度センサー
◇ 鉄砲 (火薬) 👨‍🏫 化学発光 ◇ 暖炉 ◇ 燃料
電力
eV, FE
蓄電池 電解 変電、 インバータ モーター 8 )
🔊スピーカー
◇ LED ◇ ヒーター
Q=I2R
💪動力
pV
高圧合成 👨‍🏫 発電機
🎤マイク
リンク、カム ◇応力発光 👨‍🏫 ヒートポンプ
🚂 エアコン 9 )
pV=nRT
🌟
光合成 銀塩写真 👨‍🏫 太陽電池
イメージセンサー
◇蛍光 電子レンジ
🔥
RT
◇ 加熱合成 👨‍🏫 熱電変換 温度センサー 👨‍🏫 🚂 熱機関
pV=nRT
◇ 白熱電球
黒体放射

強電と弱電―変換された電気エネルギーの使い途

  2 強電と弱電―変換された電気エネルギーの使い途
項目 強電 弱電
エネルギー変換 発電機、ソーラーパネル、ダイナモ センサー
モーター、照明 電話、ネット、テレビ
*

アナログデジタル変換

  3 アナログデジタル変換 *
方式 特徴 製品例
逐次比較 そこそこ高速
VF
二重積分 ゆっくり、ノイズ小 デジタル電圧計
フラッシュ もっとも高速

連続的な の大きさをいくつかの区間に区分し、各区間内を同一の値とみなすことを量子化と言う。 ・・・ 量子化誤差 が生じる。 量子化誤差は、実際の アナログ信号と変換時に丸められた近似的デジタル信号との差のことである。

10 )

第三次産業革命は、 デジタルコンピュータとAD変換といっていいでしょう。 量を 測定し、 デジタルコンピュータ記録可能なデータにするには、AD変換が必須です。AD変換の分解能は確度を支配します。

センサー で電圧に変換した光や音を、デジタル情報に変換します。 たとえばマイクで電圧に変換し、 AD変換で、デジタル情報にすれば、音声を CDやフラッシュメモリにデジタル 記録 できます。



👨‍🏫 ワークショップについて

ワークショップを楽しみましょう 11 ) 。 グループ人数は、5〜6名とします。 7名を超えないようにしてください。

初対面の場合は、自己紹介をしましょう。 雑談をして、アイスブレイクしましょう。

リーダー(司会進行)を決めてください。 そのほかのメンバーの 役割(記録係、資料作成係、プレゼンター( 登壇者))を決めてください。

グループ名を決めてください。

記録係は、試験答案用紙表面の最上部に、授業科目名、グループ名を記入してください。 メンバーは、記録係に従い、学籍番号、氏名、役割を直筆署名してください。 その際、 筆頭著者を登壇者の氏名の前に〇をつけてください。

討論を開始したら、記録係は討論の内容を裏面に記録してください。

討論がまとまったら、資料作成係は、試験答案用紙表面グラフィカルアブストラクト に表現してください。

グラフィカルアブストラクトを撮影し、WebClassにアップロードしておくと復習に便利です。

登壇者は、プレゼンテーションのイメージをしましょう 12 ) メラビアンの法則を意識して、 非言語表現も工夫しましょう 13 )

グループ名が指名された後で、じゃんけんなどで登壇者を決めるのは、授業進行の妨げとなりますので、 必ず、討論前に 登壇者を決めてください。

記名だけして、討論に参加しない場合、不正行為として扱うことがありますので、必ず討論に参加してください。 自分から参加できなそうな人には、積極的に声がけをお願いします。 期末の 成績評価申請 時に、グループ名やメンバー、討論の内容を思い出せるよう、答案用紙を撮影することを推奨します。

ランダムにグループを指名し、壇上で、 プレゼンテーションしてもらいます 14 ) 。 質疑応答の際も、グループを指名しますので、指名されたグループのプレゼンターが質問、コメント、アドバイスをしてください。 ディベートとしての反対意見は、大歓迎です。

資料作成係は、討論の内容をポスターとして、試験答案用紙の裏面にまとめてください。 資料作成係に従って、他のメンバーが代筆してもかまいません。

*

✍ 平常演習

平常演習の配点と取り扱いについて

平常演習の配点は、授業1回ごとに、一律加点です。 平常演習には、ワークショップ、意見交換、発表、質疑応答など授業時間内の学習活動を含みます。 そのほかに授業時間外の0.5時間の学習活動を含みます。 平常点は、学期末に WebClass成績評価申請書 に申告していただき集計します。

授業時間外の活動の一助としてWebClassへの提出を推奨します。〆切は講義後1週間です。 ただし平常点の加点は、授業時間内の学習活動も含みます。 WebClass への提出のみでの、平常点の申告はご遠慮ください。

WebClass への平常演習提出は、推奨しますが、必須ではありません。 提出されていなくとも、 成績評価申請書 に、各回の授業時間以外の0.5時間の取り組みが申告されれば十分です。未提出だからと心配することはありません。

成績評価申請書 では、それぞれの授業で何を学び身につけたかを申告してもらいます。 WebClass に提出したかどうかより、身につけることを優先してください。 授業で取り上げたトピックや、グループワークの意見交換の内容は、期末までノート 15 ) などに記録しておくことを推奨します。 逆に授業に参加していないのに、WebClassの出席や提出だけの場合は不正行為として扱うことがあります。 平常の取り組みだけで、「到達目標を最低限達成している。成績区分:C」となります。 評点が60点に満たない場合は、不合格となります。 欠席した場合、課外報告書へ取り組むことで挽回してください。 出席が60%に満たない場合、課外報告書を提出しても、単位認定できません。


参考文献


QRコード
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_10/q_057.asp
名称: 教育用公開ウェブサービス
URL: 🔗 https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用 山形大学 学術情報基盤センター

2024年1月21日 松木健三名誉教授がご逝去されました。

名称:C1ラボラトリー
URL:🔗 https://c1.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用
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 ) @ 米沢

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