令和8年7月15日（水）

液体

液体の水を加熱すると、沸点で水蒸気になります。

液体は、応力で変形する流体です。粘性の小さな液体は、すぐに重力で変形して容器の下に溜まります。

導電率の大きな電解液

表 1 . 導電率の大きな電解液

材料	導電率 / S/m	抵抗率 / Ω･m

1M KCl aq	11.00	0.09
0.1M NaOH aq ^1 )	2.20	0.45
1M LiPF₆/PC+DME(1:1mol) ^2 )	1.59	0.63
3.5wt%食塩水（ 🏞 海水） ^3 )	4.00	0.25
水道水 ^4 )	0.01	100.00

電解液( 電解質) はイオン電導です。自由電子による金属の電子電導に較べて導電率は8桁ほど小さくなります。電池の内部抵抗を減らすには、電極面積を増やし、電極間距離を縮め、導電率の高い電解液を使います。

導電率は物性値なので、材料の形状によりません。かたや形状のない材料などありません。

蒸留塔の理論段数

原油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 ^5

) 。

状態図

図 2 . 状態図

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 ^6

) 。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。

物質の状態

表 2 . 物質の状態

状態	密度	粘性／弾性	物質（材料）の例	コメント

超臨界流体	密度大	粘性小	ボンベの中、火力発電のボイラー、ハーバーボッシュ法の反応器
気体	密度小	粘性小	🏞 空気水素アンモニア蒸気
液体	密度大	粘性大	水、海水石油スラリー
固体	密度大	弾性	金属材料鉄鋼非鉄金属（銅・アルミニウム）石炭セラミックス（ガラス、陶磁器）木材プラスチック	材料として使う

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。

レオロジー

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。

👨‍🏫 化学エネルギーから化学エネルギーへの変換

熱力学的状態量

表 3 . 熱力学的状態量

物理量 / 単位	説明	応用例

質量 `m`	天秤で計測します。
物質量 `n`	物質量を直接計測するのは困難なので、固体や液体は、質量を計測し、式量から換算します。液体や気体は、体積を計測します。
分率 `n`_i
⚖️ 圧力 `p`,`P`	圧力計で計測します。
温度 `T`	温度計で計測します。
体積 `V`	液体は、液位を液位計で計測します。
熱量 `q`
比熱容量 `C`_V	$C_{V} = \frac{δ q}{d T} = {(\frac{\partial E}{\partial T})}_{V}$
エンタルピー `H`	$H = E + p V$
エネルギー `E`,`U`
エントロピー `S`
⚖️ ギブス自由エネルギー `G`	$G = H - T S$ $G = G (T, p, ni)$

熱力学は、平衡論です。

熱力学では、物質と性質を関連させます。状態量は、性質の状態の数量的な表現です。

p V = n R T

気体の状態方程式

式 ( 1 )

工業化学の原料となる物質資源と工業製品

表 4 . 工業化学の原料となる物質資源と工業製品

分野	相（状態）	🏞 原料	🚂 製品	環境

無機工業化学	気体	🏞 空気 ( 大気 )	アンモニア・ 🚂 肥料・酸素	地球温暖化ガス
	液体	🏞 水資源・ 🏞 海水	食塩・苛性ソーダ・塩素・水素	排水
	固体	鉱物	金属（ 🚂 鉄鋼アルミニウム）・セラミックス 🏞 フロン *
有機工業化学	気体	ＬＮＧ	水素・エチレンフロン
	液体	🏞 石油	水素・エチレン・酢酸ビニル
	固体	石炭	水素・鉄鋼炭素材料

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。

容器

表 5 . 容器

材料	用途	特徴スケール

セラミックス	土器
セラミックス	甕（陶磁器）	ろくろによる成型、焼成
木材	樽、桶	鋸、鉋による切削加工
鉄鋼	茶釜レトルト釜ステンレス槽スチール缶ガスボンベ槽塔
アルミニウム	アルミ缶
ガラス	びん、ガラス器具
プラスチック	ＰＥＴボトル
複合材料	ＦＲＰタンク反応槽