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©2005-2022 STUDIO GHIBLI Inc.
作品の静止画の使用を認めてくださっているジブリ様に深く感謝申し上げます。
古民家では、 木材が痛まないよう囲炉裏から出る煤を使っていました。 洋館では、木材が痛まないよう 亜鉛華 を使った ペンキ（ 塗料）が使われます。
👨🏫 愛・地球博＠愛知県名古屋市エネルギーと ネットがつながりつつあります。 電池が物質とエネルギーを橋渡しするものだとすれば、 ネットは情報を橋渡しするものです。
情報網と電力網をあわせたスマートグリッド構想が進んでいます。限りある資源を賢く使う時代です。
マッチ（燐寸）は工業化学の芸術品と言っていい。
安全マッチの組成をみてみますと、頭薬は、塩素酸カリウム50パーセント（以下の数字はそれぞれパーセント）、ガラス粉20、ケイ藻土７、雲母粉４、松やに２、にかわ13、その他４となっています。
また側薬は、赤燐54、硫化アンチモン19、膠着剤27となっています。
東京消防庁アンチモン化合物は規制検討物質になっています。 規制検討物質
赤燐は、危険物で
| 類別／性質 | 小分類 | 例 | ||
|---|---|---|---|---|
|
第一類
酸化性固体 |
塩素酸塩類 | 🚂 マッチ頭薬 * | ||
| 過塩素酸塩類 | ||||
| 無機過酸化物 | ||||
| 亜塩素酸塩類 | ||||
| 臭素酸塩類 | ||||
| 硝酸塩類 | ||||
| ヨウ素酸塩類 | ||||
| 過マンガン酸塩類 | ||||
| 重クロム酸塩類 | ||||
第二類
可燃性固体
|
硫化リン | |||
| 赤リン | 🚂 マッチ側薬 * | |||
| 硫黄 | ||||
| 鉄粉 | ||||
| 金属粉 | ||||
| マグネシウム | ||||
| その他のもので政令で定めるもの | ||||
| 前各号に掲げるもののいずれかを含有す るもの | ||||
| 引火性固体 | ||||
|
第三類
自然発火性物質及び禁水性物質
|
||||
|
第四類
引火性液体
|
特殊引火物 | |||
| 第一石油類 | アセトン、 🏞 ガソリン | |||
| アルコール類 | ||||
| 第二石油類 | 灯油 、軽油 | |||
| 第三石油類 | 重油 | |||
| 第四石油類 | ||||
| 動植物油類 | 動物の脂肉等又は 植物の種子若しくは果肉から抽出したものであって、1気圧において引火点が250℃未満のもの | |||
第五類
自己反応性物質
*
|
有機過酸化物 | |||
| 硝酸エステル類 | ニトログリセリン | |||
| ニトロ化合物 | ||||
| ニトロソ化合物 | ||||
| アゾ化合物 | ||||
| ジアゾ化合物 | ||||
| ヒドラジンの誘導体 | ||||
| ヒドラキシルアミン | ||||
| ヒドラキシルアミン塩類 | ||||
| そのほか政令で定めるもの | ||||
| 前各号に掲げるいずれかを含有するもの | ||||
|
第六類
酸化性液体 |
過塩素酸 | |||
| 過酸化水素 | ||||
| 硝酸 | ||||
可燃性、引火性、 爆発性の物質の使い方を誤れば、火災や爆発とそれに伴う火傷や負傷が起こる可能性がある 1 ) 。 消防法で定めている。
すべてのものは、おそかれ早かれ、まちがいなく終わりにくるものではありますが、この 講演 の終わりにあたりまして、私がみなさんに申し上げることのできるすべては、皆さんが皆さんの時代がきたとき、一本の ロウソクにたとえられるのに ふさわしい人になっていただきたいということ、そしてまた、皆さんが、 ロウソク のように皆さんのまわりの人びとに対して光となって輝いていただきたいということ、皆さんのあらゆる活動の中で皆さんが、 皆さんとともに生きる 人類に対する義務を果たすことにおいて、皆さんの行為を光栄であり、かつ効果あらしめることによって、ロウソクの美を正当化していただきたいということの希望であります。
2 )
本書の内容は 1861年末 のクリスマス休暇に、ロンドンの王立研究所で催された連続６回の 講演 の記録である。 講演者は同研究所の教授マイケル＝ファラデー、記録者はウィリアム＝クルックスであった。
ガスを燃料とする照明。明治５年に横浜、その２年後に東京の銀座に取り付けられました。 レンガはフランス積みです。
3 ) おぢいさんのランプ 👨🏫 煉瓦とガス燈＠東京都銀座京橋 👨🏫 新美南吉記念館＠愛知県半田市
鉄の 融点は１５００度。 近代製鉄では、 その 温度を光の 色から正確に測ろうとします。 量子力学の誕生です。
ロウソクは、熱エネルギーで煤を高温にして、黒体放射で光エネルギーに エネルギー変換します。 白熱電球は、タングステンフィラメントで、電気エネルギーでを熱エネルギーに変換し、 高温のフィラメントから黒体放射で、光エネルギーに エネルギー変換します。
物体からは、熱や光となって 放射 します 4 ) 。 黒体からの放射エネルギーは、ある波長で極大があり、その極大波長は、物体の温度が高くなると短い方へずれる 5 ) 。
色温度toRGB 黒体放射熱エネルギーの示強因子です。
熱エネルギー＝温度×エントロピー
温度を長さに変換するには、物質の体積膨張を使う。それが 液体封入ガラス温度計だ。
加熱と冷却の操作は、蒸留、吸収、抽出などの 単位操作に使われる。 ボイラーは、熱源として使われる。 また加熱と冷却の操作反応操作にも使われる。 工業炉では、加熱操作による 反応操作が使われる。
温度計を検索してみましょう。
| 材料 | 製造方法 | 発光特性 | 外部量子効率 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 基板結晶 | 接合形成法 | 色調 | 発光ピーク波長 /nm |
最高値 | 標準値 | |
| GaAs | GaAs | VPE+拡散 | 赤 | 650 | 0.5 | 0.2 |
| GaP | GaP | LPE | 緑 | 555 | - | 0.1 |
| GaN | Al2O3 | VPE | 青 | 490 | 0.5 | 0.2 |
| SiC | SiC | LPE | 青 | 480 | 0.02 | 0.004 |
青色ＬＥＤと 蛍光体 を組み合わせて、さまざまな 色を表現できます。
6 )光らせようと思ったら 半導体 ｐｎ接合（界面）での 電子と 正孔が結合するときに 直接遷移するような 化合物を選んでください。
🧪 窒化ガリウム 🏞 窒化ガリウム| 殻 | 主量子数 | 軌道の種類 | s軌道 エネルギー E / eV | |
|---|---|---|---|---|
| O殻 | 5 | 5 s 5 p 5 d 5 f 5 g | -0.5 | |
| N殻 | 4 | 4 s 4 p 4 d 4 f | -0.9 | |
| M殻 | 3 | 3 s 3 p 3 d | -1.5 | |
| L殻 | 2 | 2 s 2 p | -3.4 | |
| K殻 | 1 | 1 s | -13.6 |
| 方位量子数l | 名称 | 磁気量子数m | 記号 |
|---|---|---|---|
| 0 | sharp | 0 | s |
| 1 | principal | -1 | px |
| 0 | py | ||
| -1 | pz | ||
| 2 | diffuse | -2 | dxy |
| -1 | dyz | ||
| 0 | dz2 | ||
| -1 | dxz | ||
| -2 | dx2-y2 | ||
| 3 | fundamental | -3 | fz3 |
| -2 | fxz2 | ||
| -1 | fyz2 | ||
| 0 | fz(x2-y2) | ||
| -1 | fxyz | ||
| -2 | fx(x2-3y2) | ||
| -2 | fy(3x2-y2) |
principal。 p軌道。分子軌道(MO)のπ軌道に対応。
diffuse。 d軌道。分子軌道(MO)のδ軌道に対応。 遷移金属。
fundamental。f軌道。配位子場の対称性で、the general set と the cubic setとがある。表にはthe general set の略号を示した。 希土類 （レアアース） 7 ) を含む材料の物性に関与します。
| 元素 | 説明 | |||
|---|---|---|---|---|
| ⚛ 58Ce セリウム | 自動車 排ガス 浄化 触媒 9 ) | |||
| ⚛ 60Nd ネオジム | 磁性体 | |||
| ⚛ 62Sm サマリウム | 磁性体 | |||
| ⚛ 63Eu ユウロピウム | 蛍光体 |
写真乾板 は、ガラスに乳剤を塗布します。 イーストマンコダックがフィルムに乳剤を塗布して、 カメラは、 大きな進歩を遂げました。
光で、銀イオンを還元して、像を作ります。 デジタルカメラが普及して、銀塩フィルムが姿を消したせいか、 指導要領から割愛されました 11 ) 。
👨🏫 上野撮影局跡＠長崎県長崎市
光で反応する物質を応用すれば、写真ができます。
写真乳剤は、ゼラチンを バインダーとして、ハロゲン化銀の粉体を分散します。 それを ガラスに塗布して乾板にしました 12 ) 。
イーストマンコダックが、フィルムに塗布しました。
👨🏫 日本カメラ博物館＠東京都千代田区 👨🏫 上野撮影局跡＠長崎県長崎市 👨🏫 写真乾板写真技術は 江戸時代に開発され、平成時代でデジタルカメラに置き換わりました。
カメラは 情報の記録だけでなく、 センサー として、 位置、形状、寸法、姿勢の 制御にも使われます。
カメラはレンズからなる光学系とセンサーからなる受光部からなります。 レンズには、ガラスやプラスチックが使われます。 レンズは、カメラだけでなく、眼鏡、望遠鏡、 顕微鏡、ステッパー、ＣＤプレーヤーなど多くの道具に使われています。
👨🏫 日本カメラ博物館＠東京都千代田区| 工業製品 | システム | 電池の種類 |
|---|---|---|
| 住宅 | 据え置き型電池（卒ＦＩＴ）（ＥＳＳ／ＢＥＳＳ * ） | ＬＩＢ 、建物付属の蓄電池電源設備としての法定耐用年数は６年。 |
| スマホ | 内蔵 | 充電式電池（ ＬＩＢ ） |
| ＰＣ | ＵＰＳ | ＬＩＢ |
| 自動車 | 駆動用 | ＬＩＢ ニッケル水素（ モノポーラ、バイポーラ） |
| 自動車 | 始動用 | 鉛電池（モノポーラ、バイポーラ） |
| リモコン | 乾電池 ×2 | 乾電池 |
| 電動歯ブラシ | 乾電池 | |
| ◇ 時計 | 乾電池 |
エネルギー（電力量・ワットアワー）と仕事率（ワット）は違います！ 蓄電池の電池容量は、電気エネルギ―です。
１０円玉と１円玉とを 負荷でつなげば、電流が流れます。 このとき、電圧は電池の起電力より下がります。 １円玉付近のｐＨは低下し、１０円玉付近のｐＨは上昇します。
固体の酸化剤の 二酸化マンガンと導電助剤の炭素で、 合材を作り、 電解液をほとんど感じさせない程度に、ぱさぱさした電池。 ダニエル電池 と違って、横にしても電解液がこぼれません！
水溶液系の電池の 燃料 負極活物質 は、自己放電しないように 水素過電圧の大きな 亜鉛が使われます。 亜鉛を缶（ 容器）にし、 セパレータに紙を敷いて、正極合材を充填し、集電体として炭素棒を突き刺します。
1950年ごろには、より導電率の大きなアルカリ溶液を電解液に使った アルカリ乾電池が発明されます。 水溶液系の電池は、ほとんどがアルカリ溶液の電解液と亜鉛の負極活物質の組み合わせです。
13 )
電池の負荷をつないでいないときは、電流が流れていないため、その電圧は 電池の起電力になります。 これを開回路電圧（OCV）と言います。電流が流れていないため、取り出している電力も０です。 電池に負荷をつないで、電流を取り出すと、内部抵抗のため、電圧降下が起きます。 これを閉回路電圧（CCV）と言います。閉回路電圧（CCV）が０のときの、電流を短絡電流と言います。 電池から短絡電流以上の電圧を取り出すことはできません。 また短絡電流が流れているときは、電圧が０のため電力も０です。 よって、電力が最大のときは、短絡電流の半分の電流が流れているときです。
| 🧪 化学 | ⚡ 電力 | 💪 力学 | 🌟 光 | 🔥 熱 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 🧪 化学 （ G ） | 化学反応 状態変化 |
👨🏫
二酸化炭素センサー
湿度センサー
|
👨🏫 鉄砲 （ 火薬） | 👨🏫 化学発光 | 👨🏫 燃焼 バーナー ◇ 暖炉 ◇ 燃料 |
|
⚡電力
eV, FE |
◇ 蓄電池 （電解） | 変電、 インバータ |
👨🏫
モーター
15
)
🔊スピーカー |
◇ ＬＥＤ |
👨🏫
ヒーター
電気炉
Q=I2R |
| 💪 力学 （ p V） | ◇ 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 pV=nRT |
| 🌟 光（ h ν） | ◇ 光合成 銀塩写真 フォトレジスト |
👨🏫
太陽電池 イメージセンサー |
◇ 蛍光材料 | 👨🏫 色素材料 ｐＨ指示薬 👨🏫 電子レンジ | |
| 🔥 熱（ R T, kB T, ） | ◇ 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） |
エネルギーは、 物質の 物性や、物質の 界面の特性を利用して 変換できます。
👨🏫 化学工業とエネルギー変換 👨🏫 エネルギー変換 👨🏫 物質資源とエネルギー資源| 項目 | 説明 | 例 | |
|---|---|---|---|
| 残量（ＳＯＣ 17 ) 18 ) ） | バッテリーの貯蓄率（％）として 読み取り可能。 | 満充電時から測定した放電容量ではなく、 公称容量[Ah]を使用する場合があります。 またSOC- OCV曲線から推定することもあります。容量維持率とも。 | |
| 満充電までに必要な時間 | 秒単位で 読み取り可能＝電池の 内部抵抗と充電電圧から計算 | ||
| 枯渇するまでの残り時間 | 秒単位で 読み取り可能＝ 残り容量／（消費電力／公称電圧） | ||
| 劣化率（ＳＯＨ 19 ) ） | 現在、未対応 状態監視保全のために必要。 | ||
| 電圧 | 現在、未対応 | 公称電圧より大幅に下がった場合、 緊急保全が必要。 内部短絡などの恐れも。 | |
| 内部抵抗 | 現在、未対応 | ||
| 温度 | 現在、未対応、過熱時のアラート発生に必要。 | ||
| 湿度 | 現在、未対応 | ||
| 結露 | 現在、未対応、水没時の短絡などアラート発生に必要。 |
ＰＣや スマホの電池の状態は、ブラウザからアクセスできます。いずれ、自動車や 住宅の電池の状態もブラウザからアクセスできるようになるでしょう。 バッテリの状態はjavaとhtml5で読み取ります。 バッテリーでユーザー追跡可能になります。 この電池は誰が作ったのか、逆追跡も可能になるでしょう。
| 電池 | 電池式 | 性質や特色 | |
|---|---|---|---|
| 歴史的電池 |
1800
ガルバノ電池 （ボルタ電堆） |
Zn|H2SO4aq|Cu | 銅は単なる 集電体。正極活物質は酸素。 |
| ダニエル電池 | Zn|Zn2+aq||Cu2+aq|Cu | 正極活物質と負極活物質が分離。集電体は反応系を兼用 | |
| 一次電池 | 1888 乾電池 20 ) | Zn|NH4Claq|MnO2, C|C | 正極活物質に酸化物（固体）と バインダーを採用。正極合材。 負極活物質の 亜鉛は両性金属なので、アルカリに溶けてしまう。 |
| 1950 アルカリ乾電池 | Zn | KOHaq | MnO2 ,C | Ni | ||
| 1970 リチウム電池 | Li | LiClO4,PC | MnO2,C | SUS304 | 有機電解液 採用。 | |
| 二次電池 | 1991 リチウムイオン電池 21 ) | (-) Cu | C | LiPF6,EC+DEC | LiCoO2, C | Al (+) | |
| 鉛電池 | 鉛は両性金属だが、硫酸には溶けない。 | ||
| ニカド電池 * | Cd|Cd(OH)2|KOH aq|NiOOH | 亜鉛と違って カドミウムは両性金属でないのでアルカリに溶けない。 | |
| ニッケル水素電池 | MH|KOH aq|NiOOH | 水素吸蔵合金はアルカリに溶けない。 | |
イタリアの解剖学者Lugi Galvani(1737-1798)は、蛙の解剖に端を発した二つの異種金属を接触させたときに流れる電流を動物電気と称した(1979)。 この現象は直ちに同国のAlessandoro Count Volta(1745-1827)により追試され、ボルタの電堆として実証された（1800年3月）。 Galvaniの業績をたたえてこの種の電池を ガルバニ電池と呼んでいる。
懐中電灯やラジオだけでなく、スマホの充電用に 災害向けのポータブル電池もあります。
JVC災害用電池| 電池式 | Zn | KOH | MnO2 , C | Ni |
| カソード 反応（正極） | 2MnO2+ 2H2O+ 2e- → 2MnOOH+2OH- Eº = 0.215V |
| アノード 反応（負極） | Zn(OH4)2- +2e- ← Zn+4OH- Eº = -1.285V |
| 全反応 | 2MnO2+ Zn+ 2H2O+ 2OH- → 2MnOOH+ Zn(OH4)2- |
| 起電力/V | Eº = 1.5V (公称電圧) |
| 理論容量 （ 電力原単位 ） | 224.0mAh/g |
| 理論重量エネルギー密度 26 ) | 336.0mWh/g |
| 形状・寸法 | 円筒（AM3、AM4）、ボタン（LR44） |
| 用途 | リモコン、電動ハブラシ、玩具、懐中電灯、時計 |
1950ぐらいから。
乾電池の模式図 電池の性能指標イオン化傾向の大きな物質（還元体、燃料、負極）と、小さな物質の組み合わせ（酸化体、酸化剤、正極）です。
電池から電流を取り出すことを放電と言います。 充電できる電池を二次電池または蓄電池と言います。 27 )
エネルギーは、電圧×電気量で、電気量は電池に詰め込む物質量で決まるので、エネルギー密度を上げようと思ったら、 電池の起電力 を大きくするしかありません。
今日、実用電池と呼ばれるもののほとんどが、 正極活物質には金属酸化物を、 負極活物質 に亜鉛を用いていること、電解液には アルカリ溶液（KOH）を用いること、 電池の名称に正極活物質の金属名を利用していることなどがわかる。 28 )
乾電池は酸化マンガン（Ⅳ）と 炭素材料の粉末をペースト化して正極合材とし、亜鉛缶に詰める。そこに集電体の炭素棒を突き刺す。 リチウムイオン電池は、アルミニウムの集電体にコバルト酸リチウムと炭素材料の粉末を合材 スラリーにして塗布・乾燥し、正極とする。 電池の製造には、材料ばかりでなく、混合、塗布、乾燥などの技術が必要となる。
山下正通、小沢昭弥 現代の電気化学 電池とエネルギー , 丸善, , (2012).
二次電池には鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などがある。
鉛電池は自動車やフォークリフト、ＵＰＳなどに広く利用されている。鉛電池は リサイクルが進んでいる電池です。 自動車のバッテリーの電圧 を モニタリングしてみよう。
太陽電池で発電した電池はどこかにためる必要がある。 ニッケル水素電池は充電式電池として広く利用されている。 東日本大震災で売り出されたソーラーライトは、生産終了してしまった。 それはどのような理由が考えられるか？
1000mAhのお手軽モデルに充填されている 水酸化ニッケルは何グラムか？
野村正勝・鈴鹿輝男
最新工業化学
―持続的社会に向けて―
第3章
講談社サイエンティフィク
| 項目 | コンデンサマイク （エレクトレット） | ダイナミックマイク | ||
|---|---|---|---|---|
| 感音材料 | 誘電体（圧電体） （ セラミックス） | 磁性体（金属） | ||
| 原理 | コンデンサによる静電容量の変化を捕らえます。 | コイルによる起電力を捉えます。 | ||
| 用途 | スマホ、ＰＣ | スマートスピーカー | ||
| 歴史 | 昭和(戦後) | 平成（スマホ）、昭和（イヤホン） |
マイクは、空気の圧力を電圧に 変換する圧力センサー。
テレワークや電話に必須。
ブドウには、ごく微量ですが酒石酸（しゅせきさん）が含まれています。ブドウからワインを醸造すると、ワイン中に沈殿する滓にも、貯蔵する酒ダルの周壁にも、白い小さな結晶体が生じます。この滓や周壁の酒石酸が粗酒石（そしゅせき）です。また、ワインの液中にも酒石酸が混在し、ワインの搾り粕にも酒石酸が混在しています。ワインの液中や絞り粕から酒石酸を採取するには普通、脱酸用石灰を添加し、酒石酸石灰として採取する方法がありました。しかし、手っ取り早いのはやはり、周壁や沈殿滓の粗酒石を直接採取する方法でした。採取した粗酒石に加里ソーダを化合させると、酒石酸加里ソーダという少し大きな結晶体が精製されます。これがロッシェル塩と呼ばれるもので、山梨県に所在の「サドヤ醸造場」が国内で唯一、製造が可能でした。
ロッシェル塩は、音波をすばやく捉える特性があり、第2次世界大戦ではドイツがいち早くこれを採用して音波防御レーダーを開発、艦船に装備して、潜水艦や魚雷に対処する兵器とし、効果を発揮していました。
日本の海軍は昭和17年（1942）6月、中部太平洋のミッドウエーの海戦で、航空母艦4隻を失う大打撃を受けます。敗退直後から、海軍では同盟国のドイツに兵員を派遣し、ロッシェル塩を利用した探査技術を習得させ、艦艇の戦備を強化することにしました。昭和18年初頭から、海軍は全国のワイン醸造場に粗酒石の採取を働きかけ、粗酒石は山梨県の「サドヤ醸造場」に集めロッシェル塩を精製し、精製品は東芝などの大電機メーカに依頼して、対潜水艦用の水中聴音機の量産態勢を構築しました。水中聴音機は、まさにブドウから作る兵器です。
国税庁ＨＰより *
醸造技術としては比較的簡単な方である。 つきつめると技術というより芸術というものであると言える 30 ) 。
樽| 項目 | 圧電スピーカー | ダイナミックスピーカー | ||
|---|---|---|---|---|
| 発音材料 | 圧電体 （ セラミックス） | 磁性体（金属） | ||
| 用途 | スマホ、ＰＣ | スマートスピーカー | ||
| 歴史 | 昭和(戦後) | 平成（スマホ）、昭和（イヤホン） |
電気を音声（力学エネルギー）に 変換します。 テレワークや電話に必須。
圧電体（最新工業化学p.26）や磁性体（最新工業化学p.26）は、 機能性材料として、 圧電スピーカー、 フィルムスピーカー、 平面スピーカー、 クリスタルイヤホン、 ダイナミックスピーカー、などの音響デバイスに応用されています。
ダイナミックスピーカーは、音響単独ではなく、スマートスピーカーやスマートディスプレイ、リモート会議システムなどで応用されることが多くなりました。
オンキヨー上場廃止で「オーディオ御三家」消滅…８０年代にはミニコンポの大流行も| 記号 | 音名 | 周波数/Hz (有理和音) |
周波数/Hz (平均律) |
|
|---|---|---|---|---|
| E | ・・ホ | 660 | 659.25511382574 | |
| C＃ | 嬰・・ハ | 550 | 554.365261953744 | |
| C | ・・ハ | |||
| H | ||||
| B | ・ロ | |||
| A | ・イ | 440 | 440 | |
| G# | ||||
| G | ・ト | |||
| F# | ||||
| F | ・へ | |||
| E | ・ホ | 330 | 329.62755691287 |
平均律では、音階は、２の１２乗根です。 iを虚数単位とすると、k番目の音階は、複素平面で、exp(2πki/12)の点で表されます。 ハ長調は、水平軸に来ます。イ短調が、垂直軸に来ます。 どの長でも 平行調 は、直交します。 トニック 、サブドミナント、ドミナントは、二等辺三角形になります。
✍ ( 品質管理 )
