エネルギー化学

泳動速度を求めよう

  1  イオンの移動
形態 説明 流動
対流 重力・動力(撹拌)
🖱 泳動 電位勾配/ クーロン力/導電率 位置エネルギーを最小に 慣性支配
🖱 拡散 濃度勾配/拡散係数 エントロピーを最大に 拡散方程式 拡散過電圧 粘性支配

拡散と対流は、イオン移動だけでなく物質移動でも起こります。拡散はイオン移動だけでなく 熱移動でも起こります。

現代の電気化学p.14表2.4より好きなイオンを選び、イオン濃度が1mol/L、1mA/cm2の電流密度で電気を流したときの、イオンの泳動速度を求めてみましょう。

電解質中でのイオンの移動について、議論してみましょう。


例) 銀イオンを選んだ。 現代の電気化学p.14表2.4より銀イオンの移動度は5.5×104cm2/Vsである。 現代の電気化学p.13表2.3より 水溶液中の銀イオンの極限当量イオン導電率は53.5S/cm/(eq/cm3)である。 1mol/Lの導電率は、0.0535S/cm=A/cm2/(V/cm)である。 よって1mA/cm2のときの電場は、0.018V/cm 銀イオンの泳動速度は、1028cm/sとなる。


電位プロファイルと導電率

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電位プロファイルと導電率
©K.Tachibana

導電率は、 物性値です。 ベクトル量なので、導電異方性があれば、方向依存性があります。

導電率は、電流密度を電界の強さの比です。 電界の強さは電位勾配であり、電位勾配を見るには位置に対して電位を示した電位プロファイルが便利です。

また 導電率は、 移動度 と電荷密度の積です。 移動度は粘度に反比例し、 電荷密度は、イオンの濃度に比例します。


拡散方程式

  2 拡散方程式
© K.Tachibana


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 1 ) 。 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、試験答案用紙の最上部に、グループ名と、メンバー一覧を記入してください。 登壇者の氏名の前に〇をつけてください。 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。 討論を開始したら、記録係は討論の内容を表面に記録してください。

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 2 ) 。 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。

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。

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✏ 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、期末にWebClassの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ので、 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 3 ) 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