© 2024 K.Tachibana ^* , C1 Lab.

1824 年S.Carnotが「火の動力に関する考察」を発表しました。 ^{1 )}

力学エネルギーには、pV, 仕事（Fs）、位置エネルギー（mgh）,運動エネルギー（ 1/2mv2）などがあります。

力学エネルギーは 機器分析 センサー 物性 などと関係します。

熱機関は、 熱エネルギー（温度差）と運動エネルギー（ 動力）との エネルギー変換 をします。

1成分系では、相律においてn=1であるから、F=3-pで、自由度の最大値は2となります。 F=2のときに変えられるのは、温度と 圧力です。 よって、1成分系では、 温度と 圧力によって、物質が 固体 、 液体、 気体、超臨界流体のいずれの 状態を示した図を 状態図(Phase Diagram) と言います ^{2 )} 。 固体 に複数の結晶系があるとき、多形(Polymopism)と言います。

2成分系では、自由度の最大値は3となります。 鉄ー炭素系平衡状態図などは、よく使われます。

気体、 液体などを 流体と言います。

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原油 や ウイスキー の分留に使う 連続 蒸留 装置の理論段数は、階段作図（マッケーシーブ－シール法）で求めます ^{3 )} 。

圧力 は、物質の 状態や反応速度、化学平衡と関係します ^{5 )} 。 オートメーションで計測されます。

ボイラーでは、高温・高圧の蒸気を作り出します。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{6 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

気体や液体のような 流体は、備蓄や輸送にタンクやパイプの設備を必要とします。

液体を気体にしたり、気体を液体にするには、加熱や加圧と言った、 単位操作が必要です。 たとえば、水から温水や水蒸気を作る ボイラーで加熱します。

物質は、 様々な状態をとります。 界面や表面 は、ある材料の相と異なる材料の相が接するところです。

電池の内部抵抗は、バルクと界面との両方から生じます。 また電池の活物質は 三相界面 で反応が進行します。

固体は、形状が決まっているので、接触界面に多様性がある。 また、固体の表面は、バルクとちがって、さまざまな 欠陥があります。

ｐｎ接合は、ダイオードや トランジスタの基本です ^{7 ) 8 )} 。

不定比化合物 も 半導体になります。

工業製品 には、 物体（object）として形や構造が 機能 するものと、形や構造に関係なく 物質 (substance,material,matter)として 機能 するものがあります。 資源から廃棄物までの サプライチェーンの流れで、物質が変わってゆきます。

気体や液体を原料、固体を 材料と区別することもあります。

応力によって変形する気体や液体は流体と言います。

物体の 寸法を表現するには、幅、高さ、奥行きや、直径、断面積などが使われます。 物体の量は 計数値として数えることができます。

天然資源 には、物質資源、 エネルギー資源、情報資源があります。

工業化学のうち、 炭素資源 （化石燃料 ）を原料とするものを有機工業化学と言います。

◇ 参考文献