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令和8年2月26日 （木）

⇒#26@物理量;

⚖️ 仕事〔 J 〕

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仕事の大綱となる 物理量は、仕事です。

関連する物理量として質量、比重、力、圧力、応力、粘度、動粘度、仕事、エネルギー、仕事率、粒度などがあります。仕事は主に力学的エネルギーに限定した言い方で、電気、熱、光などと相互変換するより抽象的な概念として表現としてはエネルギーという用語を使うようですが、物理量としての単位は同じです。

内部エネルギー U 〔J〕

仕事 W 〔J〕＝圧力 p 〔Pa〕×体積 V 〔m³〕

仕事 W 〔J〕＝力 F 〔N〕×距離 d 〔m〕

アンモニアの合成は仕事を使います。

【関連書籍】

ジュール熱・電力

ジュール熱
非直線抵抗
電力量と電力

電流がした仕事を電力量、その仕事率を電力といいます。

電力量の単位
ハイブリッド自動車

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出典：
ジュール熱・電力
（数研出版編集部. 視覚でとらえるフォトサイエンス物理図録. 数研出版, . ） ¹⁾

酸・アルカリ工業と肥料、水資源＠無機工業化学²⁾

https://wakariya…

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• (1) 数研出版編集部. 視覚でとらえるフォトサイエンス物理図録. 数研出版, 2006. .
• (2) 立花和宏. 無機工業化学：酸・アルカリ工業と肥料、水資源＠無機工業化学. /amenity/Syllabus/@Lecture.asp?nLectureID=3164.  (参照2012-04-23).

仕事を求める計算式

• :仕事
• :仕事

仕事の細目となる 物理量

• 仕事
• 仕事
• 熱量
• 電力量
• エネルギー
• 電気的な仕事

仕事を使うプロット

化学種 の仕事

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材料 の仕事

id	材料	数値/J	数値

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物理は自然を測る学問。物理を使えば、 いつでも、 どこでも、みんな同じように測れます。 その基本となるのが 量と 単位で、その比を数で表します。 量にならない 性状 も、序列で表すことができます。

物理量は単位の倍数であり、数値と 単位の積として表されます。

量と 量との関係は、 式で表すことができ、 数式で示されます。 単位が変わっても 量は変わりません。 自然科学では数式に 単位をつけません。 そのような数式では、数式の記号がそのまま物理量の量を表す方程式を量方程式と言います。

逆に数式の記号が数値を表す方程式を数値方程式と言います。 数値方程式では、記号の単位を示す必要があります。

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SIの7つの定義定数と基本単位

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エネルギーとバルクの材料物性

バルクには、少なくとも物性が定まる程度の寸法が必要です。 たとえば、原子内部などに、 物性を議論するのは無意味です。

水 の三重点は、物理定数です。

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物理量のテーブルを参照しています。 性状

量を単位と数の積であらわすことができたらラッキーです。 客観的な数を誰でも測定できるからです。 数を数字（文字）で表記したものが数値です。 数値は測定誤差ばかりでなく丸め誤差も含まれます。

だから0.1と表現されれば、 誰でも客観的な手段で、有効数字小数点以下１桁まで測定できることを意味します。

では、単位と数値を持たなければ量的な議論ができないのかと言えばそんなことはありません。

たとえば「イオン化傾向」というのがあります。 酸化還元電位ととても関係がありまが同じではありません。 酸化還元電位は単位と数の積で表現できます。 でもイオン化傾向、それぞれに数はありません。

でもイオン化傾向が主観的なのかといえば、そうではなくかなり客観的なものです。 数がわかっていなくても順位がわかっているという場合もあるのです。 こういう特性を序列と読んだりします。 イオン化傾向 や摩擦帯電列は序列なのです。 余談ですが、序列も最尤推定可能で、スピアマンの順位相関分析が有名です。

単位までとはいかなくても、その量の意味を表現することを次元と言います。 イオン化傾向と 酸化還元電位は同じ意味ではありませんが、 イオン化傾向の序列になっている次元と酸化還元電位の単位の次元が同じということはできそうです。

議論の途中で次元を意識することは、考察の助けになります。 そんなわけで仮に単位を定めてみることはとても大切です。

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単位の表記のルール

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ラテン文字（ローマ文字）

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ギリシャ文字

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数式の例

数式	意味	説明
$y=ax+b$	一次関数 直線	数に量の意味はありません。 変数 には、x,y,zのようにアルファベットの後ろの方を使い 定数には、a,b,cのようにアルファベットの前の方を使います。 デカルト座標系では、 図形を表します。 座標の数に量を割り当てたものをグラフやチャートと呼びます。
$pV=nRT$	気体の状態方程式 1662～1802	左辺 pV が 仕事、 右辺nRTが熱量で、 エネルギー収支を表す量方程式です。 量方程式なので量を単位で割った数値を代入したり求めたりします。
$E=E^0-\frac{RT}{nF}\ln K$	ネルンストの式 1889
$S=k_{\mathrm{B}}\ln W$	ボルツマンの式 1877

数式には、インドアラビア数字、 ラテン文字、 ギリシャ文字、記号など多くの文字が現れます。 文字の多くは、数を表現します。量を数で表現している場合もあります。

数式は、量との量の関係を表現しているので、グラフにできます。

数式で数値を求めるときは、量を単位で割ってから代入します。このような数式を量方程式あるいは 量式*と言います。 単位が指定された数式を 数値方程式 と言います。単位の定義が変わると 数値方程式 の係数も変わります。 文献に記載された 数値方程式 を使う場合は、単位の定義がいつのものなのかを確認する必要があります。

コンピュータ上では直接数式を表現できないため、 TeXを使います。 MathMLを使います。

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