大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.運動エネルギーと熱エネルギーの関係式はpV=nRTであり、単位はどちらもJ（ジュール）である。一秒あたりの力の単位がW（ワット）である。 電気エネルギーは電圧×電気量で表し、電気量は電流×時間である。単位はkWhで表す。
A.熱は高い方から低い方に伝わる。エアコンの場合、例えば冷房なら圧縮したことで温度の上がった空気を外気温まで下げ、それを膨張させて放出することで冷たい空気が流れる。
A.熱は温度差がなければエネルギーとしては使えないため、エネルギー変換における最終形態である。そのため、熱エネルギーから運動エネルギーに変換した場合、余剰分の熱を他の機関に再利用する複合サイクルによってどうにか効率を上げている。 熱はどうしても発生する物で、送電するだけでも電力の一部が導電線から熱となって放出される。この場合電圧を上げて電流を減らすと熱損失が減る。 導電線としてVFFビニルコードについて調べた。外側は塩化ビニル樹脂、導線は軟銅より線を用いている。導体抵抗36.7Ω/km、断面積0.5mm^2。
A.現代において電気は電線で伝え、情報は光ファイバーで伝える。 GNDとアースの記号は似ているが、性質は全く異なる。アースは機械が故障しかねない過剰電流を逃がすために地球に繋がっており、GNDはスピーカー等でノイズを発生させない為に筐体に繋がっている。
A.電池において還元が起こるのがアノード、酸化が起こるのがカソードである。電気を運ぶものをキャリアと呼び、電池では電子とイオンがこれに相当する。電池に電解質が用いられるのはイオンは流れるが電子は流れないため。 電池式とは電池に使われている物質を表す式で、カソード|電解質|アノード、の順に書く。 銅とアルミニウムを重ね間に人間四人を直列で繋いだときの起電力は2.07Vであった。
A.方角を調べる方法は古くは星の位置の観測、その後は方位磁針である。しかし方位磁針は偏角によって北がずれるので、正確な緯度を調べるために南中高度を正確に知る必要がある為、時計も発展した。 かつてコンパスを振れさせる力の正体が分からなかったため、電流の記号はIntensityからとってIになった。 トロンボーンのめっきについて調べた。金属の種類は銀、金、ニッケルが使われ、金メッキの場合下地に銅または銀1?をめっきし、その上から金3?重ねる。
A.エネルギーは示強因子×示量因子で構成される。電気エネルギーは電気素量×電圧で構成される。熱エネルギーは温度×エントロピーで構成される。エントロピーの数値がボルツマン定数である。 アルカリマンガン乾電池の起電力について調べた。負極は亜鉛、正極は二酸化マンガン。標準電極電位は亜鉛が－0.7627V、二酸化マンガンは2段階あり、酸化マンガン(Ⅲ)への反応が0.98V、そこから水酸化マンガン(Ⅱ)への反応が－0.25V。合計すると1.49Vであり、アルカリマンガン乾電池の起電力1.52Vに届かない。この原因が判明したのは次回である。
A.電池は極論酸化剤と還元剤さえあれば発電できる。 燃料電池は燃料の水素を水の電気分解で作るため、実態は充放電のサイクルを持つ二次電池に近い。燃料電池の起電力は水の分解電圧1.23Vである。 電池の起電力は使用されている物質の分解電圧と同一である。 金属の電解電位は水溶液のpHによって変動する。教科書の例にある亜鉛では、酸性?中性では－0.98V、塩基性条件下で少しずつ下がっていき、pH13では約－1.2ｖまで低下している。これは教科書にあるアルカリマンガン乾電池での亜鉛の標準電極電位とほぼ一致する。アルカリマンガン乾電池は電解液に水酸化カリウム水溶液を用いるため、標準電極電位が中性から変動したので前回の際計算が合わなかったのだ。
A.分析化学は物質にエネルギーを加えて情報に変換する化学である。 液体中のイオンの量を調べるのには電極が用いられる。電極間の物質のイオン密度が高いほど電流がたくさん流れ、間が狭いほど電流が速く流れる。つまり、例えば塩分濃度計の場合電流が多く流れるほど塩分が多く、また電極間を狭くすることでより短時間で計測を終えられる。ちなみに濃度計は直流だと試料液体を電気分解してしまうため交流を用いる。
A.温度センサーは温度の情報を電圧に変換し、電圧を信号に変換して計測している。この電圧のようなアナログ情報をデジタル信号に変換することをA/D変換と呼ぶ。センサーは光や温度といった物理量を電気信号に変換する。これは人体の感覚器官も同様である。 金属は他と違い温度が上昇すると電気抵抗が大きくなる。これは金属の非局在化している自由電子が熱エネルギーを受け取ることで電流に反したでたらめな動きをとるようになるからである。
A.アルミニウムはアノード酸化させて表面に酸化皮膜を形成することで高い耐食性、耐摩耗性を得られる。この酸化皮膜は内寄り部分では皮膜が緻密だが、外側は微細な穴を生じる。この微細孔に物質を吸着させることで任意の色に着色できる。そのため、色見本にも使われる。
A.金属製の基板の表面に感光性材料を塗り、そこに画像フィルムを載せて光を照射すると光の当たった部分だけ感光性材料の溶解性が高くなる。そうした後溶剤で溶解性の高い部分のみ溶かすとフィルム通りの画像が現像される。その後エッチングで露出部分の金属のみを溶かし、表面保護している感光性材料を除去すると凸版が出来る。集積回路では絶縁性材料の上に銅をメッキし、その上でエッチングを行なうことで配線を作っている。これをプリント配線基板という。またこのときの配線の線幅と厚みの比をアスペクト比という。エッチングの際は縦方向だけでなく横方向にも金属が溶ける。これをサイドエッチングといい、普通にエッチングするとこれのせいで線幅を細くできない。そこで溶剤を噴射して一定方向のみエッチングを進めることをスプレーエッチングと呼ぶ。この時のスプレーのノズルは変形しにくく腐食に強く、それでいて条件を満たす中でも比較的安価なチタンが用いられる。
A.電池において、アノード｜電解液｜カソードのみで構成される最小単位をセルと呼ぶ。バッテリーは複数のセルを連結したものもよぶ。 発光ダイオードは点灯に高い電圧を必要とする。可視光の中でも波長が短くエネルギーが高い青色は最低でも3.1V、できれば余裕を持って4.5Vは必要。しかし一般的なアルカリマンガン乾電池の起電力は1.5V、つまり3本直列にしてようやく必要量を満たせる。 電池の容量を増やすにはなるべく多くの物質を詰め込む必要があり、軽量化するにはなるべく軽い元素を使いたい。スマートフォンなどでは可動時間延長しつつ軽量化したい。そのためバッテリーケースを薄くする、あるいは無くすことで物質を詰め込んでいる場合もある。その場合は安全性と引き換えになる。 単3のアルカリマンガン乾電池について調べた。単3電池の規格は直径14.5mm、長さ50.5mm、重量25g、電圧1.5V、体積は約8334.8mm^3。電池は0.1Aで130時間持つため、発電力は0.769mAh。よってエネルギー密度は最大で1.38x10^-4 mAh/mm^3 となる。もちろん実際は外装がある為もっと小さい。
A.光のエネルギーは振動数xプランク定数で表される。 レーザー光線とは位相が揃った光のことで、位相が揃う性質をコヒーレンス性といい、特定の光が位相をそろえていられる距離をコヒーレンス長と呼ぶ。プラスチックは赤外線の吸収率が高いためレーザー光線で切断する。一方金属は光を反射するためレーザーでの切断には向いていない。レーザーの中でも紫外線レーザーはとても細くできてブレも少ないため、集積回路の製造に用いられる。 光の速度は相対速度など一切関係なく常に一定であり、止めることができない。故にエネルギーとして蓄えることができない。そのため他の形にするしかなく、そうしたエネルギー変換の一つが光合成である。化石燃料は過去の生物が光合成で変換し貯蓄した過去の光エネルギーである。
A.豆電球1個光らせるのに必要なエネルギーが1Wである。そしてそれを1時間光らせ続けるのに消費されるエネルギーが1Whである。電気は目に見えずエネルギーの大きさを想像しにくいが、このように目に見える形に変換すると想像しやすい。 熱力学の第三法則、エネルギーは方向を問わず必ずデタラメな方へと変化する。ただ同じ状態を維持しているだけでもエネルギーを消費する。
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A.科学の分類、単位について理解した。
A.私が運転している日産DAYSの燃費は自宅と林泉寺駐車場との往復で17.1km/Lであった。1Lのガソリンの発熱量は35MJである。単位換算すると35MJはやく10kWhであり、変換効率を30％とすると、そのうち3kWhが運動エネルギーに使われる。つまりDAYSの燃費17.1km/Lは電費に換算して5.70km/kWhである。
A.電力ケーブルを6600ボルト難着雪型水密架橋ポリエチレン絶縁電線（SSW-OC）の公称断面積150平方ミリメートルのもの、家電機器を68キロワットの洗濯機として他は例と同じ条件で考える。 SSW-OCは銅線なので例と同じように考え、銅の摂氏0度の1キロメートル当たりの電気抵抗は0.155オーム毎キロメートルである。これはカタログスペックに記載された摂氏20度の値0.126オーム毎キロメートル（※）と大きな違いがないことが分かる。 洗濯機の使用によって架空電線を流れる電流は68キロワットを6.6キロボルトで割って、およそ10アンペアである。架空電線の電気抵抗は（※）に距離を掛けて0.630オームとなる。発熱は電気抵抗に電流の二乗を掛けて63ワット、したがって洗濯機を1時間使った場合のエネルギー損失は63キロワットと分かる。
A.電源Bの電圧を5VDCとする。ニクロム合金の抵抗率を107.3μΩcm（0℃）とする。ニクロム線の直径が0.95фとすれば、断面積は0.0961625mm^2、長さが3mとすればニクロム線の電気抵抗はおよそ33Ωとなる。 電源の電圧5V、ニクロム線の電気抵抗33Ωを使い、オームの法則から回路1に流れる電流は0.15Aであるから、電源から流れる電流も0.15A、電力は0.76Wとなる。
A.アルミニウム溶融電解セルについて理解できた。
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A.鉛蓄電池の電池図を作成できた。
A.分解電圧、過電圧について理解した。
A.交流インピーダンス法を選んだ。 コンデンサー、インダクター、トランスなどの電子部品の測定に使われることが多い。その他にも電池・腐食などの電気化学などに使われる。 装置 インピーダンスアナライザ LCR測定ができる
A.ガスセンサとして酸素センサを選んだ。 酸素センサは作用電極（Pt）表面と酸素透過性のテフロン膜で覆って、透過してくる酸素を還元し、その還元電流値から酸素濃度を評価するという仕組みである。 特にカルバニ電池方式の酸素センサは対極にPbの様な消耗性の電極を用いて作用極との間に電池を構成させて、外部から電圧を印加しなくても動作するという方式である。使い捨てではあるが、簡単なセンサとして手軽に利用できる。
A.着色アルマイトはアルマイトの高耐食性・高耐摩耗性・高硬度・絶縁性・装飾性といった特性を活かして、家庭用品などでは弁当箱、やかん、鍋などに用いられる。他にも光学部品や半導体部品などに用いられる。
A.亜鉛を選んだ。 亜鉛は鉄の板にめっき処理して、主にトタン屋根などに使われている。
A.電池とエネルギーについて理解した。
A.エネルギー移動について理解した。
A.ポスター作りを通して講義全体を復習できた。
A.化学発光を体験する。 化学発光として光るクラゲを取り上げる。 県内にクラゲの展示で有名な加茂水族館があり、そこでクラゲを観察し化学発光を体験した。 画質が悪くなってしまったが、緑?紫に発行するクラゲを観察できた。
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A.はい ネットの断片的な情報だけではなく体系的な知識を得たいと感じるようになった。
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A.リチウムイオン電池の正電極部には二酸化マンガンが使われている。二酸化マンガンは1700kw・h/tで1kwh当たり588gを生成することが出来る
A.電気自動車である日産のリーフは7.5?8.05km/kWh走ると言われている。一方ガソリン車であるトヨタのアクアは7.373km/kWh走ると言われている。双方を比較してみると殆ど走る距離に関して大差はないように思われる。脱酸素を謳われている電気自動車だが、その電気は何で作られているかと考えたとき、環境に優しい再生可能エネルギーが占める割合はほとんどない。そう考えると雪国で動けなくなったときに、熱エネルギーの再利用が出来て助かる確率のあがるガソリン車の方がいいのではないかと考えた
A.VFFビニル平形コードは軟銅より線で導体抵抗が1.55×10-8Ω?m 。これを100mm^2つかうと0.155Ω/km。 液晶テレビの消費電力はおよそ0.5kW。0.5/6.6kv = 0.075A. 0.187Ω/km * 5km=0.935Ω。0.935Ω * 0.075^2=0.0010. よって1mW
A.https://ecsylms1.kj.yamagata-u.ac.jp/webclass/course.php/2353209/my-reports/download?filename=IMG_4430.jpeg&file=20516138-230514-230656-dbaafb-c63a5c&acs_=8b34def3
A. import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt x = np.arange(-10, 10, 0.1) # x軸 y = np.arange(-10, 10, 0.1) # y軸 X, Y = np.meshgrid(x, y) Z = 0 for Y_off in np.arange(-7.5,7.5,0.1): Z = Z + 1/np.sqrt((X-5)**2 + (Y-Y_off)**2+1) - 1/np.sqrt((X+5)**2 + (Y-Y_off)**2+1) #∞を回避するのに分母に１を足した cont = plt.contour(X,Y,Z,colors=['r', 'g', 'b']) cont.clabel(fmt='%1.1f', fontsize=14) plt.xlabel('X', fontsize=14) plt.ylabel('Y', fontsize=14) plt.show()
A. トロンボーンのめっきは一般的に10,15,20?から選べる。 銀メッキは下地１?銀でその上に3?金でメッキをする。 ばらつきをなくすにはアノードの形を変え、電流密度が均一になるようにする。
A.https://photos.app.goo.gl/F1ygBmdoHuuaHoYp7
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A.交流インピーダンス法 用途はコンクリートの腐食試験、体脂肪計、微生物の検出などに用いられる。 装置：rcRメータ 信号源と測定対象に流れる電流と端子間の電圧の信号の大きさと位相差を求める電子回路によって構成されている。
A.グルコースセンターについて調べた。 ①指先や腕を針で刺し、血液を電極に染み込ませる。 ②血液中の血糖（グルコース）が電極の試薬部分に含まれるグルコースオキシダーゼと呼ばれる酵素によってグルコノラクトンに酸化される。このとき、同時に、グルコースオキシダーゼは試薬部分に含まれるフェリシアン化カリウムをフェロシアン化カリウムへと還元する。 ③こうして生じたフェロシアン化カリウムに対して、電圧をかける。 すると、フェロシアン化カリウムは再び酸化してフェリシアン化カリウムに戻る。 この酸化反応の際に流れる電流値を測定することで、間接的にグルコース濃度を知ることができる。
A. チタンの陽極酸化 歯科インプラント:酸化により濡れ性を向上できる（加熱処理で行うことも多い） アクセサリー：指輪などの均一性が重要なものに使われる ベアリング
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A. アルカリマンガン電池（単3）について調べた。 正極（カソード） 2Mno2 + H2O +2e-→Mn2O3 + 2OH- 負極(アノード) Zn + 2OH-→ZnO+ H2O +2e- https://photos.app.goo.gl/bNy8JZsHAoajZ39u7
A.銅イオンを選んだ。 銅の移動速度：4.7×10^4 極限当量イオン導電率:45.3 1mol/Lの導電率:0.0453
A.電気化学的な酸化還元反応によって、物質の光物性が可逆的に変化する反応
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A.はい。電気自動車とガソリン車の授業を受けたとき、大学で講義を受けているんだなと実感しました。これからの将来を担うものとして最大限エネルギー問題について考えていきたいと思います。半年間ありがとうございました。
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A.再話）電気化学や工業における単位換算や、電気化学やエネルギーにおいて重要な熱エネルギー、力学的エネルギーについて学んだ。 発表）１キロワットアワーでできる製品というテーマに沿ってグループで検討、調査した。 復習）鉄を1トン製造するのに284キロワットアワーとあった。したがって1キロワットアワーでは3.521kgの銅ができるとわかる。 10円玉はおよそ1枚4.5gであるため1キロワットアワーでは782枚の10円玉ができるとわかった。7820円分は現金換算でおよそ教科書2冊分ほどであると言うことがわかった。
A.再話）生活に関わる電力について学んだ。 発表）車の燃費からより具体的に1キロワットアワーで走れる距離を検討した。 ホンダのN-boxを例に取る。n-boxの燃費はカタログ値で20.2km/Lとされる。 1Lのガソリンの発熱量は35MJ＝10kWhで、変換効率を30％と仮定したとき、そのうち3kWhが運動エネルギーに使われるため、電費は6.73km/kWhとわかる。 電費が良いとされる電気自動車のテスラは電費が6.4km/kWhとのことなので、ガソリン車と電気自動車での電費はさほど変わりないとわかった。 この結果と併せて、地方では未だ電気自動車の充電場所などがあまり充実していないように感じることなどからも個人的にはガソリン車を利用したいと考える。
A.再話） 熱エネルギーの利用は温度差が必要である。発電効率を上げるための技術としてコンバインドサイクルがあるが、一つの熱機関として効率を上げる方法としては温度差を大きくする必要がある。温度差を大きくするには周囲を冷やす方法と内部をもっと高温にする方法があるが、周囲を冷やすには限度があるため、内部をより高温にすることが現実的である。 また、送電ロスを減らす方法としては電圧を上げて電流を下げるという方法がある。 復習）授業のメインテーマとは少し離れるが、熱機関自体の効率を上げる方法ではなく、熱エネルギーを無駄にしないための技術としてコンバインドサイクルという技術があることを知り興味を持った。そこでコンバインドサイクルについて調べた。コンバインドサイクルは、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた二重の発電方式であり、最初に圧縮空気の中で燃料を燃やし、ガスを発生させて、その圧力でガスタービンを回し、発電を行う。
A.再話）実体配線図と回路図があり、地図のようにして、それらを問題なく読み解ける能力がエンジニアにはもとめられる。電気の基本となる、電池と電流・電圧について学んだ。 復習）架空配電線の材質として6600V RW-AL-OCの公称断面積200ｍ㎡を選択する。 6600ＶRW-AL-OCはアルミ線であり、アルミの0℃の抵抗値は2.50Ω・ｍより、公称断面積200ｍ㎡を利用すると1ｋｍ当たり電気抵抗は0.125Ω/kmである。これはカタログスペックに記載された20℃の値0.150Ω/kmと大きくは変わらないと見なせる。 家電機器として電子レンジを選択する。電子レンジの500Wでの消費電力はおよそ1kWhほどである。 1kWhを6.6 kVで割ると、電子レンジの利用で流れる電流は0.15Aとなる。 米沢変電所から工学部までを5kmとすると、架空配電線の電気抵抗は0.75Ω 発熱はRI^2より0.0170W＝17ｍWつまり1kWhに対するエネルギー損失はおよそ17ｍWhであることがわかった。
A.再話）電池に関する用語の意味や歴史的背景に関して学習した。正極と負極は電位差によって定義され、充電と放電で正極負極が入れ替わることはないが、陰極と陽極は、電子の出る方向によって定義される用語のため、充電放電によってかわる。したがって正極と負極、陰極と陽極は別物である。また、電解質は電子は流さず、イオンを通して電気を流すものである。 復習）架空配電線の材質として6600V RW-AL-OCの公称断面積200ｍ㎡を選択し、計算を行った。 6600ＶRW-AL-OCはアルミ線であり、アルミの0℃の抵抗値は2.50Ω・ｍより、公称断面積200ｍ㎡を利用すると1ｋｍ当たり電気抵抗は0.125Ω/kmである。これはカタログスペックに記載された20℃の値0.150Ω/kmと大きくは変わらないと見なせる。 家電機器として電子レンジを選択する。電子レンジの500Wでの消費電力はおよそ1kWhほどである。 1kWhを6.6 kVで割ると、電子レンジの利用で流れる電流は0.15Aとなる。 米沢変電所から工学部までを5kmとすると、架空配電線の電気抵抗は0.75Ω 発熱はRI^2より0.0170W＝17ｍWつまり1kWhに対するエネルギー損失はおよそ17ｍWhであることがわかった。
A.再話）かつて、磁石は鉄を急速冷却することで作っていた。また磁石を用いて電気の強さを測ることができたものを電流と言っていたため、電流を示す記号Iは英語で電流を意味する ではなく、 の頭文字を用いている。電流は反応速度に比例するものである。つまり電流が大きいと言うことは反応速度が速いということであり、反応速度が速いと言うことは爆発に近いもので危険性を伴うことである。 復習）メッキを施された工業製品としてねじを調べた。ねじへのメッキの種類はいろいろあるが今回は亜鉛メッキを選択した。亜鉛メッキは鉄の防食用のメッキとして一般に用いられており、鉄に対して自己犠牲作用が働き、亜鉛が溶解することで鉄の腐食が抑制される。亜鉛メッキの建浴には主に三種類あり、密着性が必要な場合や塗装下地とする場合、二次加工が必要な場合などはシアン化亜鉛浴が使用され、排水処理や経済性を問題にする場合や被覆力と均一電着性が要求される場合にはジンケート浴が、鋳物や高炭素鋼へのメッキ、光沢やレベリングが要求される場合には塩化亜鉛浴が用いられることがわかった。
A.再話）燃料電池の起電力は1.23Vである。水の電気分解と燃料電池は表裏の関係であり、充電と放電の関係、水の電解分圧を考えることと燃料電池の起電力を考えることは本質的には同義であることを学んだ。 復習）BBC水電解槽について検討する。 標準定圧モル熱容量の温度依存性をなしと仮定する。また、BBC水電解槽は加圧していないため、エネルギーの収支はないと仮定する。このとき、ヘスの法則を利用して25℃から80℃までの必要な熱エネルギー収支を取ると 80℃での生成エンタルピーは284.051kJ/molとなった。 これをファラデー定数と反応に関与する電子数2で割ると80℃での理論稼働電圧が得られる。
A.再話）燃料電池の起電力と水の理論分解電圧は同様のことを指す。分解電圧や過電圧について学んだ。 復習）タイトルにもあるが知らなかったため、ターフェルの式に関して調査した。ターフェルの式は、電気化学反応の速度と過電圧の関係を記述する方程式であり、最初は実験式であったが、後に理論的に正当化された式である。電流密度と過電圧で、過電圧が大きい場合に近似し、単純化させた式のことを指す。また、過電圧は許容以上の電圧がかかることで、過電圧の発生条件に関しては落雷や電気のオンオフによる誘導電圧の発生などがある。
A.再話）ボルタンメトリーに関して学んだ。 復習）交流インピーダンス測定装置について調べた。 交流インピーダンス測定装置は電気化学測定法によって、メッキ皮膜、金属材料の耐食性、めっき浴中の添加物の作用などを調べることができ、耐食性メッキ及びめっき浴の添加物の開発、金属材料の耐食性評価などに用いることができる。また、電子機器の絶縁劣化に影響する、イオンマイグレーションに関して、交流インピーダンス法を用いることで、はんだ素材のマグレーション発生過程の反応機構を解析することや発生予測手法としても利用できる。 測定にはLCRメータなどが使われると考えられる。
A.再話）センサーは人間の感覚器官に相当することを学んだ。 日本工業規格の測定用語には『測定量によって直接影響を受ける計器または測定装置の連鎖素子』とある 自然現象や人工物の様々な状態や情報の変化を物理法則や化学法則を使って人間や機械が読み取りやすい信号に置き換えるものであることを学んだ。 復習）酸素センサーについて調査した． 密閉されたトンネルなどの空間で人が作業する場合などに，酸素濃度の減少により人体に被害を及ぼさないために空気中の酸素の割合を測定する目的などで用いる． ガルバニ電池方式とジルコニア固体電解質方式などがある． ここではガルバニ電池方式について調査した． ガルバニ電池は金電極と鉛電極，樹脂隔膜及び電解液から構成されており，隔膜を通過した酸素が電解液に溶けることによる化学反応により酸素濃度が電解液にとけることによる化学反応で酸素濃度に比例した電流が流れ，ここから酸素濃度が求められる．
A.再話）アルマイトとは，アルミニウムを陽極で電解処理して人工的に酸化皮膜を生成させる表面処理のことである．アルミニウムは酸素との反応性が高く，空気に触れていると非常に薄い酸化皮膜が形成され，保護されるために錆に強く，耐食性が強いということを学んだ． 発表）アルマイト電線とはアルミニウム線にアルマイト処理をし，表面を電気絶縁させた電線である．芯材のアルミニウムが導電性を示し，表面のアルマイトが電気絶縁性を示す絶縁材である．アルマイト電線の特徴は，軽量であり耐熱性や放熱性に優れ，中性子の吸収が小さく，クリーンな絶縁で，リサイクル性に優れていることがある． アルマイトはアルミの表面から上に成長被膜，下に浸透被膜というように上下に成長する． 復習）アルマイトとメッキの違いについて調査した。 アルマイト電線とはアルミニウム線にアルマイト処理をし，表面を電気絶縁させた電線である．芯材のアルミニウムが導電性を示し，表面のアルマイトが電気絶縁性を示す絶縁材である．アルマイト電線の特徴は，軽量であり耐熱性や放熱性に優れ，中性子の吸収が小さく，クリーンな絶縁で，リサイクル性に優れていることがある． アルマイトはアルミの表面から上に成長被膜，下に浸透被膜というように上下に成長する．
A.再話）量産のためのプリント基板について学んだ。毎回はんだ付けすると量産できないが、プリント基板を用いることで量産している。プリント基板の製造過程で利用されるエッチング技術についても 復習）金属の腐食や暴食が応用される技術として亜鉛メッキを選択した。 亜鉛メッキは、亜鉛が持つ特性である『犠牲暴食作用』を活かして行うメッキ処理で、優れた防腐性と密着性が高く、コストパフォーマンスにも優れると言うメリットのあり、幅広い工業製品に活用されている。 亜鉛コーティングに適したエッチング液は0.5?2％アルコール性硝酸であり、数秒という短時間で行われる。オーバーエッチングが起こりやすいため注意が必要である。
A.再話）物質移動の形態がには対流，拡散，泳動の三つがある。一次電池と2次電池について学んだ。 復習）電池の起電力について、十分に理解できなかったため復習として調べた。乾電池の電流がいつまでも流れ続けるのは、電位差がなくならないためである。電気が電流で運び去られても、乾電池内部の化学作用によって新しく補充され、電圧を消滅させずに維持しようとする働きによるもので、これを起電力ということがわかった。
A.再話）生体内に入れる金属としてチタンがある。生体内で溶解しない丈夫な 熱や酸に強い樹脂 テフロン樹脂 柔らかくするのも大変。ポリエチレンの水素をフッ素に置換したものである。 復習）電気泳動について調べた。電気泳動とは、溶液中の荷電物質が電場のもとで移動する現象のことである。これらは、分子生物学分野で多く用いられ、ＤＮＡの解析やタンパク質のサイズごとの分類に広く利用されている。また、分子量の決定や等電点、純度決定などにも利用されていることがわかった。
A.再話）LED 発光ダイオードについて学んだ。青色発光ダイオードの偉大な点は青から緑や赤の光を作れることである．また、緊急時には１次電池が役立つ。これは二次電池は災害時に充電できず使い物にならないためである。また、ストレージ特性として自己放電しないという特性を評価する。電子配置と水素化電圧、カドミウムや水銀は重いため使わないが大きなものがある。 復習）青色発光ダイオードについてより深く学ぶため調べた。青色発光ダイオードは材料となる半導体を高い品質で作ることが難しく、使用によって劣化して明るさが低下するため実用化に向かなかった。しかし、それを世界で初めて青色の連続安定発光を実証し、高性能を達成したためにノーベル賞に選ばれるまでになった。
A.LCCM住宅の住宅模型制作です。最も時間がかかりましたが、実際に手を動かして、人と検討し意見を交わしながら作成することでより理解が深まったように感じました。
A.使用電力量の調査です。いままで電気代を前月と比較したりせずにいたのですが、今回の課外活動のために意識するようになり、エアコンのオンオフ、電気のオンオフなど節電を意識するようになりました。また、節電の方法についても調査したことで、社会に役立てることができるのではないかと考えた。
A.LCCM住宅模型の作成です。作成には時間がかかったものの、人と共同で作成していく内に、どのような工夫ができるかなど活発に意見を出し合って普段より熱心に検討し、より活発な活動にすることができたと感じます。
A.LCCM型住宅模型制作です。再三記述しましたが、作成に時間を掛けて、友人と相談、検討しながらどのような工夫をできるのかを考えることができました。検討には設計や建設会社などのサイトの情報を参考にしましたが、実際に手を動かして検討することで、サイトなどにある以外にも工夫することができたと考えます。
A.はい。 この授業を通し、いままで何気なく行ってきた生活でのエネルギー消費について考える機会が増え、実際に課外活動で調査したところ昨年度よりも自身の電気使用量が減るなど、意識を変えるきっかけになったと感じます。また、授業を通して、いままで学んできた物理や化学の様々な分野を、別個のものではなく、つながった知識として捉え直すきっかけにもなったと感じました。今後、社会に出て、自身の生活に関わるレベルから、会社など大きな組織まで、エネルギーや環境についての意識を忘れないように、また、この講義で学んだ知識を生かせるように、これからも学ぶ姿勢を持ち続けたいと考えます。半年間ありがとうございました。
A.エネルギー化学ポスター21512008栗原大翔.HEIC
A.【講義の再話】 エネルギーや電気エネルギー、熱エネルギーなど数値にすれば単位が異なり、判別、比較しやすくなる。これにより自然界にあるものを測る物差しが様々に作られてきた。エネルギーは測ることができる量であり、エネルギーを数値にするために単位がある。 【発表の要旨】 演題： グループ名：クララ グループに属した人：横浜和司,中島健太,小池哲太,栗原大翔,飯塚琢朗,佐藤雅季 役割： 身近な工業製品としてサランラップを選んだ。これにどんな材料が使われているのか調べ、使われている材料からポリ塩化ビニルを選び、1キロワットアワーでどれくらい作れるか調べ、計算結果について議論した。 【復習の内容】 私たちのグループではサランラップを選んだ。 サランラップはポリ塩化ビニルで作られている。 サランラップ1つの面積は約15m?、一個当たりの質量は398ｇであることから、 500÷15＝33.33個 33個のサランラップを作るのに388．8kwh必要となる。 したがって500m?あたりで388.8kwhとなる。 1kwhでは33.33÷388.8＝0.0857個のラップが作れるということになる。 面積にすると1個：15m?＝0.0857個：Xm? X＝15×0.0857 ＝1.285 ＝1.29m? 質量は378×0.0857＝32.39＝32.4g よって1kwhでは1.29m?、32.4ｇのサランラップを作ることができることが分かった。
A.【講義の再話】 生活において必需品と考えられている家電はスマホ、冷蔵庫、洗濯機などが挙げられる。これらは生活の中で使用されるエネルギーの中で電気エネルギーとしての消費が最も多く平均世帯あたり400?500kWh程度を消費している。またお風呂のお湯を温める際にもエコキュートである場合、電気を使用している。このことから人間は生活において大量の電気エネルギーを消費している。 【発表の要旨】 演題： グループ名：消しゴム グループに属した人：横浜和司,中島健太,佐藤雅季,栗原大翔,津島励野 役割： 好きな自動車としてプリウスを挙げた。そして1キロワットアワーで走行できる距離を計算で求めた。また脱炭素社会に向けてガソリン車と電気自動車でどちらがいいか、エンジニアの視点で議論した。 【復習の内容】 私たちの班はプリウスを選びました。 プリウスの燃費は37.2?40.8㎞/L（2WD）であることが分かったので１Lのガソリンでの発熱量は35ＭＪ、単位換算すると約10kＷhであることが分かりました。またプリウスの熱変換効率は34％なのでそのうち3.4kＷhの運動エネルギーに使われる計算になります。つまり、プリウスの燃費40.8㎞/Lは電力に換算すると12kｍ/kＷhということになりました。 また比較候補として家庭的なキャンパスをあげました。 キャンパス（2WD）の燃費は20.5?24.2㎞/Lであったので、1Lあたりのガソリンでの発熱量は35MJであることから単位換算すると約10kWhです。 変換効率を30％とすると３kWhが運動エネルギーに使われることが分かります。つまりキャンパスの燃費24.2㎞/Lは電力に換算すると約8㎞/kWhということになりました。 調べたところWLTCモードでの燃費性能が約20㎞/L以上であれば燃費が良い車とされており、このことからプリウスは燃費がいい車と言えます。 燃費というのは1Lあたりにどれくらい走れるかという指標であるため、低燃費の車が実現できればできるほど環境に排出される二酸化炭素量を減らすことができるのではないかと考えました。またプリウスとキャンパスの比較から燃費に大きな差があったとしても電力に換算すると大して差がないことが分かりました。 またプリウスの低燃費実現の理由について調べてみると熱変換効率だけでなく、高性能なハイブリットシステムに加え、車両の軽量化と空力性能の向上が関係していることから可能にされていることが分かりました。
A.【講義の再話】 物質というのは温度や圧力によって異なる形態を示し、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という。分子結晶は昇華しやすく、イオン結晶は融点や沸点が高い特徴がある。金属や絶縁体など素材の性質によって電気伝導性が異なることからそれぞれの特性をよく理解し、それに適した対応をすることが重要である。 【発表の要旨】 演題： グループ名：レンジ グループに属した人：横浜和司,飯塚琢朗,中島健太,佐藤雅季,栗原大翔,津嶋励野 役割： 送電線の抵抗によるエネルギーの損失について計算するため、架空送電線と仮定し、その材質を調べ、物性値から電力ケーブルのスペックに大きな食い違いがないことを確かめたうえで電子連枝を取り挙げ、送電経路と仮定し、この時の1kWhに対するエネルギー損失を求めた。 【復習の内容】 わたしたちのグループでは架空送電線を選んだ。架空送電線には鋼心アルミより線、鋼心耐熱アルミ合金より線、鋼心イ号アルミ合金より線、アルミ覆インバー心超耐熱または特別耐熱アルミ合金より線、イ号アルミ合金より線、硬銅より線という様々な種類があり、そのほとんどにアルミが材質として使用されていることが分かった。 米沢変電所では275kVで送電されきた電力を6.6kVに変圧して市街地に配電されている。そこで、米沢変電所から米沢東高等学校までの電子ケーブルとして屋外架空送電線の6.6kVCVT 公称断面積100㎜?の仕上外径が57.0㎜となるものを選んだ。 この架空送電線は銅線であるため、銅0℃での抵抗率が1.55×10??Ω・mであることからサイズ100㎜?のものを使用すると1㎞あたり0.155Ω/㎞となる。これは記載されたスペック、20℃時の最大導体抵抗0.187Ω/㎞と大差ないことが分かった。 家電機器として私たちのグループでは電子レンジを取り上げた。電子レンジは一般的に定格高周波出力から消費電力は500Wのとき約1kW、1000Wのとき約1.5kW消費している。1kWを6.6kVで割ると、電子レンジの使用によって架空送電線を流れる電流は0.15Aとなる。 米沢変電所から米沢東高等学校まで約6.5㎞あることから、0.187Ω/km を使うと架空送電線の電気抵抗は6.5㎞×0.187Ω/km=1.216Ω。発熱量は電気抵抗に電流の二乗をかければよいので1.216Ω×0.15A?＝0.027W＝27mW。1kWhに対するエネルギー損失はおよそ27mWhと推定できる。これはスマホ1回の充電で蓄えられるエネルギーを4Whとして50回程度通話できるとすると、通話1回分程度のエネルギーが失われたこととなる。
A.【講義の再話】 物質量と電気量は比例するというファラデーの電気分解の法則より、電気量を測ることが可能である。アナログ式またはデジタル式の回路計を使い、回路中の電圧、電流、電気抵抗、周波数などを測定することができる。このとき入力インピーダンスがより高い方を選ぶ。 【発表の要旨】 演題： グループ名： グループに属した人： 役割： 電池の起電力の単元に出てくる電位差計を選ぶ、電気用図記号や配線用図記号を使った回路図から回路図中の電源から流れる大雑把な電流と電力を推定せよ 【復習の内容】 私たちのグループでは上記の2つのうちから電池の起電力の単元に出てくる電位差計を選んだ。 電圧Bの電圧が6VDCとする。ニクロム合金の抵抗率を107.3μΩ㎝（0℃）とする。ニクロム線の直径が0.70φとすれば、断面積0.384665mm?、長さが1mとすれば電圧抵抗は44Ωとなる。スイッチは標準電池E0の側に接続されているとする。 この回路は電源Bのプラスから、抵抗尺Rを経由して、電源Bのマイナスへ流れる回路1と、電源Bのプラスから、標準電池E0、検流計G、抵抗尺Rの中間地点から、抵抗尺Rを経由して、電源Bのマイナスへ流れる回路2からなる。電位を測定するときは、検流計Gを使って標準電池E0から電流が流れない地点I0の位置に接続されているから、回路2に流れる電流は0Aである。キルヒホッフの第一法則から回路に流れる電流は回路1に流れる電流に等しい。 電源の電圧6V、ニクロム線の電気抵抗11オームを使い、オームの法則より、カイロ1に流れる電流は0.2Aであることから、電源から流れる電流も同様に0.2Aとなる。 電力は電圧×電流であるから1.2Wとなる。
A.【講義の再話】 電気化学系の3要素と呼ばれるアノード、カソード、電解質がそろうと電気分解を行うことが可能となり、電流が流れるようになる。電池式の書き方として、化合物は化学式で表記される。肥立ちにアノード、右にカソードを各。一次電池の場合、左が負極、右が正極となる。 【発表の要旨】 若林誠氏の電気力線シュミレータを使って等電位線、電気力戦、電場スペクトルを作図し、次にPythonを用いて等電位線を作図した。 【復習の内容】 現代の電気化学p。120図5.1の電極の接続様式から（b）副極式を選んだ。 若林誠氏の電気力線シュミレータを使って等電線、電気力線、電場ベクトルを作図してみた。一つの電極が片側でアノード、反対側がカソードとに立つの役割を担っていることからブスバーがある側に偏っており、等電位線対抗するアノードとカソードははお互いに強くひきつけ合い、狭い感覚の等電位線ができている。この電気力線は等電位線と直行しており、正しく直行していることから電気力線シュミレータの精度は適正であると考えられる。電場ベクトルもまた、等電位線に直行しており、アノードからカソードへ、ほぼ垂直に電流が流れていることが確認できた。対抗するアノードとカソードの間は非常に細かく混んでおり、最も電流密度が高いのはアノードとカソードがの間だと考えられる。
A.【講義の再話】 電気量を測る装置は電量計もしくはクーロメーターと呼ぶ。これは測定したい電流を電解液を通じて電気分解して析出した金属または気体の量を測定し、ファラデーの電気分解の法則を使って、溶液中を通った電気の量を数値化して知覚する装置である。 【発表の要旨】 メッキが施された工業製品としてバイクを選んだ。その建浴、方式について調べた。そしてメッキ厚みとファラデーの法則の関係について議論した。またメッキ厚みのばらつきをゲラすためにどのような対策をしているか、ピンホールなどが生じた不適合品を減らすためにどんな工夫をしているか調べた。またハルセルについて調べ、ハルセル内部のアノードからカソードに至る等電位力線と電気力線の略図を示し、電流密度とメッキの外観について議論した。 【復習の内容】 私たちのグループではバイクを選んだ。バイクの鉄パーツにはクロームメッキが施されていることからクロームメッキの建浴とその方式について調べた。メッキ液はチタンに特殊コーティングされた不溶性陽極を用いたシングルセル方式仕様となっており、三価クロムとして約10ｇ/L程度に設定されていた。また電析に消費される電力量はイオンの価数を反映して、六価クロムめっきに対して約半分に設定されていた。浴温が低下するとホウ酸が晶出して電解浴が劣化するため、非生産時も浴温を常に50℃に保ち続ける必要があることが分かった。 めっき厚みのばらつきを減らすために電気を必要としない無電解ニッケルメッキが使用されていることが分かった。これは電気が流れにくいとメッキが設定よりも薄くなったり、厚くなったりせず、均一にメッキを付与できる方法である。また均一にメッキが付与できるように構造においても工夫がなされており、角の間などメッキが入りにくい部分には丸みをつけるなどしてメッキの厚みに差が出にくい工夫がされている。 不適合品を減らすために防止法としてルール作り、体制づくり、システムの導入がされていた。ヒューマンエラーの観点からシステムによる製品不良分析や製品の追跡、可否の判断をAIやIoTに頼る品質管理を行っていた。 ハルセル試験とはR.O.Hul博士によって発案された試験方法で、台形型水槽を使用することで連続した広範囲の電流密度での析出状態を観察することができる。また試験条件を変えることで電流密度との関係を読み取ることができる。 アノードとかソートの極間距離が近いと電流密度は近くなる。電流密度が高いということはメッキを浸ける面積に対して強い電流が流れる。したがって、強い電流によってめっきが早く付着するがその粒子は粗くなるためメッキの外観は凹凸が多いものとなってしまう。反対に、電流密度が低いものはメッキがゆっくりとつくため、粒子は細かくなる。つまり、メッキの外観は整っている。
A.【講義の再話】 電解液中で異なる金属を触れ合わせると起電力が生じる。これは電池の起電力と呼ばれ、イオン化傾向が異なる金属同士ほど起電力は大きくなる傾向を持っている。 電池の起電力はデジタル回路計によって測定できるが現代的な測定装置としてはポテンショスタットの機能としてエレクトロメーターが使われているのが一般的である。 【発表の要旨】 酸素-水素燃料電池を選び、電池式を表記した。そして正極と負極の電極近傍の電位プロファイルについて議論した。 【復習の内容】 私たちのグループでは酸性中の酸素-水素燃料電池を選んだ。 以下に電池式を示す。 半反応式 負：H?（g）→2H?＋2e?・・・E゜＝0.000V 正：O?（g）＋4H?＋4e?→2H?O・・・E゜＝1.229V 負極の平衡電位をE~e?、正極の平衡電位をE~e?とする。 E~e?=(（8.31×（273＋25））/1×96485）×ln(0.000) =0 E~e?=(（8.31×（273＋25））/1×96485）×ln(1.229) =5.29×10?? したがってE~e?＞E~e? ・正極と負極の電極近傍の電位プロファイルについて Helmholtzモデルから負極の表面に直線的に負の表面負荷が蓄えられ、電解液側には正の電荷が蓄えられている。また、Gouy-Chapmanモデルではヘルムホルツの電気二重層モデルと似ており、電荷が直線的にあらわされていたのが曲線に変わったことから何かしらの考えや配置に変化があったのだろうと考えた。調べてみると曲線にすることで電気二重層容量と電位の関係のグラフを書くことができ、これにより下に凸のグラフが書けることが分かったが、これでは電位がゼロ電荷電位から離れたところでは電気に重同容量が非常に大きい値になり実際の実験結果とは異なってしまう。このことからヘルムホルツとグイーチャップマンの電気二重層の両方を併せ持つものとしてキャップマンーシュルテンの電気二重層というものがある。これを使うことでゼロ電荷電位付近で極小を取るようになり、またゼロ電荷電位から大きく離れた電位においても容量が大きな値を取らなくなることが分かった。
A.【講義の再話】 分解電圧において平衡電位の差の理論分解電圧を超えたからといってすぐには反応は進まず、実際に反応が始まるまでには誤差があり、この時の電圧は分解電圧と呼ばれる。分解電圧を調べるときは電圧を掃引して電流を測定する。電流で夏曲線から溶液抵抗の傾きを外挿して分解電圧を求める。先ほどの理論分解電圧から実際の分解電圧を引くことで過電圧を求めることができる。 【発表の要旨】 BBCを選択し、理論分解電圧、過電圧、電圧降下と電気で水素を得たときのエネルギー変換効率を求め、その結果について考察した。 【復習の内容】 私たちのグループでは表5.5の水電解槽からBBCを選んだ。 過電圧を求めるため理論分解電圧を求めた。現代の電気化学p.91の（4.5）式、（4.7）式からわかるように、理論分解電圧は?に依存しない。水の標準生成ギブズエネルギーΔfG゜は237.2KJ/molであり、標準生成エンタルピーΔfH゜は285．8KJ/molである。標準状態は1atm,25℃であるので298.15Kである。 ΔG°=ΔH°-TΔS゜であるから、298.15Kのときエントロピー変化ΔS゜は163KJ/molであることが分かる。 H2O（液）=H2（気）+1/2O2（気）-285.8kJ H2O（液）=H2（気）+1/2O2（気）・・・ΔfH°＝285.8kJ BBCの電解槽の温度は80℃であるので、その時の理論分解電圧を求めた。 水（液）、水素（気）、酸素（気）の標準定圧モル熱容量Cp°は、それぞれ75.3J/mol/K、28.8J/mol/K、29.4J/mol/Kである。 簡単にするため、定圧モル熱容量の温度依存性はないと仮定する。 BBCの電解槽は、加圧していないので、力学エネルギーの収支はないと仮定する。 以上の仮定とヘスの法則を使って25℃から80℃まで必要な熱エネルギーの収支をとった。 H?O（液,1atm,25℃）=H?（気,1atm,25℃）+1/2O?（気,1atm,25℃）-285.8kJ H?O（液,1atm,25℃）=H?O（液,1atm,80℃)-4.1415kJ H?（気,1atm,25℃）=H?（気,1atm,80℃）-1.584kJ 1/2O?（気,1atm,25℃）=1/2O?（気,1atm,80℃）-0.8085kJ H?O（液,1atm,80℃）=H?（気,1atm,80℃）+1/2O2（気,1atm,80℃）-284.051kJ よって80℃での生成エンタルピーは284.1kJ/molとなる。これをファラデー定数Fと反応に関与する電子数2で割ると、80℃での理論稼働電圧1.47Vが得られる。 最新工業化学p.40図3.2の傾きが一定のことから、ΔSの温度依存性はないと仮定し、ΔS°を使うこととする。すると80℃の生成ギブズエネルギーΔGは生成エンタルピーΔHからTΔSを引いて226.5kJ/molとなる。これをファラデー定数F(96485.3321C/mol)と反応に関与する電子数2で割ると1atm、80℃での理論分解電圧1.17Vが得られる。この理論分解電圧は1atm、25℃の1.23Vより低く、現代の電気化学p.126図5.3や最新工業化学p.41図3.3に示されている通りとなった。 表5.5に槽電圧2.04Vとあるので、これより理論分解電圧を引き、過電圧ηは0.87Vとなる。p.124の式より電圧効率は57%である。この過電圧には溶液抵抗による抵抗過電圧のほか、電気化学p.51式2.116や最新工業化学p60図3.24などに示される、活性化過電圧、濃度過電圧が含まれる。 表5.5に電解電力4.9kWh/Nm3H2とあるので、水素を理想気体として単位換算すると 395.2kJ/molとなる。これを生成エンタルピーΔHで割れば、 エネルギー変換効率72％が得られる。
A.【講義の再話】 ポテンショスタットは参照電極に対する作用電極の電位を一定に保つ装置である。参照電極につなぐ端子を対極につなぎ、に極式セルとして分極曲線を測定すると分解電圧が求められる。ボルタンメトリーは電位を変化させたときの電流を観察する測定法である、電流で反応速度を示す。 【発表の要旨】 演題： グループ名：クロノポテンショメトリー グループに属した人：横浜和司,小池哲太,栗原大翔,津嶋励野 役割：発表者 クロノポテンショメトリーを選び、どのような場面で使用されるか調べた。また測定にどんな装置が使われ、役割はどんなか調べ、議論した。 【復習の内容】 私たちのグループではクロノポテンショメトリーはCAやCVにおいても測定できる反応系における拡散計数や、酸化体、還元体の濃度、電流値を変化させてから電極表面の反応物濃度がなくなるまでにかかる時間を調べたいときなどに使われている。測定するためにはガルバのスタットという装置がある。これは非常に高い内部抵抗を有することで、電極に流れる電流を正確に制御するための装置である。
A.【講義の再話】 化学に関する情報を電位測定によって判断し活用することが可能である。ORP電極を使用すると消毒剤の酸化力なんかを知ることが可能となる、ガラス電極を使うと?を知ることができる。ネルンストの式より考えることができる、参照電極としての銀塩化銀電極では心電図などの電流としてのセンサーとして用いられている。 【発表の要旨】 演題： グループ名：?７ グループに属した人：佐藤雅季,栗原大翔,津嶋励野 役割：発表者 ?メーターを選択した。そしてこれがどんな量をどんな量に変換しているか調べ、議論した。また量を情報にするときにどんな数値にしているか調べ、応用例についても紹介せよ 【復習の内容】 私たちのグループでは?メーターを選択した。 これは水溶液の水素イオン指数を測定するための装置である。 ガラス電極の内部と外部で?差がある場合に起電力が生じるため、その電位を測定することで?を測定している。 つまり。?メーターは電位差の大きさを水素イオン濃度量に変換して?を測定している。応用例としては工場などからの排水、飲料水の基準、食品や医薬品の品質管理、微生物の発酵過程を測定する際などに用いられている。
A.【講義の再話】 金属を酸化させると酸化物ができ、これが金属の表面を覆うとその金属は溶けなくなる。この状態を不働態という。ステンレスやアルマイトはこの不働態という状態を利用した材料である。表面処理を行うことにより、装飾や耐摩擦、耐食などといった機能の付与や耐性を得ることができ、金属の加工処理は産業に利用されている。 【発表の要旨】 演題： グループ名：窓 グループに属した人：中島健太,栗原大翔,津嶋励野 役割：発表者 アノード酸化を応用した工業製品としてアルミサッシを選んだ。そして、この製造工程について議論した。 【復習の内容】 アルミサッシを選んだ。アルミサッシは窓枠などにも使われ、その工程はおおむね次のとおりである。基本溶鉱炉などを用い、アルミサッシの素となるアルミビレットのインゴットを溶かし、マグネシウム、ケイ素などを添加し、窯業によって製造される。 １．ピレットの製造 ２．押し出し、、アルミ合金は押し出し加工により指定されたアルミ形状となる ３．表面皮膜処理、、、酸化アルミニウムの膜 ４．加工・組み立て ５．検査・出荷・取付
A.【講義の再話】 腐食とは金属材料が本来の酸化物の状態に戻っていく過程をいう。この腐食はプリント配線基板の製造工程やエッチング加工といった工業的製法に利用されている。 【発表の要旨】 金属の腐食が応用されている例としてプリント基板の亜鉛のエッチング技術を選んだ。そしてこれがどんな技術なのか説明した。 【復習の内容】 プリント基板の亜鉛のエッチング技術を選んだ。 亜鉛は?0付近ではZnとZn??イオンの平衡にあり、その電位は－0.763eVvsNHEである。しかし?8付近からZnとZn(OH)?の平衡となる。 Zn(OH)?は安定であり、Znは酸化するが、酸化物の成長は遅くなる。このことから亜鉛エッチングするには水溶液を酸性にしておく必要がある。 酸化亜鉛系材料のエッチング方法 開始 ↓ 酸を含有する溶液で酸化亜鉛材料をエッチングする。 ↓ アルカリ性溶液を同化して前記第一の工程におけるエッチング残査を除去する ↓ 終了
A.【講義の再話】 理想的なコンデンサでは電圧は電気量に比例する。 実用電池として存在しているほとんどが正極活物質には金属酸化物を、負極活物質には亜鉛を、電解液にはアルカリ溶液を用いている。 【発表の要旨】 ボタン型アルカリマンガン電池を選び、市販されている具体的な形式を調べ、そのおおよその重量エネルギー密度と体積エネルギー密度の上限を見積もった。そして、重量エネルギー密度と体積エネルギー密度が指標となる局面においてどのように電池設計が行われているか議論した。 【復習の内容】 ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ。村田製作所のサイトより、電圧1.5V、寸法11.6㎜×3.05㎜、質量約1.2ｇとある。 電池式 Zn|KOH|MnO?,C|Ni カソード反応（正極）2MnO?＋2H?O+2e?→2MnOOH+2OH?E?＝0.215V アノード反応（陰極）Zn(OH?）??＋2e?←Zn+4OH? E?＝?1.285V 起電力1.5V 全反応 2MnO?＋Zn+2H?O+2OH?→2MnOOH+Zn(OH?）?? 反応式より、正極活物質は酸化マンガン（?）、負極活物質は亜鉛である。酸化マンガンの分子量は86.94であり、亜鉛は65.39である。 重量エネルギー密度の上限を求める。理論容量はファラデー定数より224mAh/gとなり、ここに平均稼働電圧1.5vをかけると重量エネルギー密度が得られる。 次に体積エネルギー密度の上限を求める。 酸化マンガン（?）の密度は5.026ｇ/cm3、亜鉛の密度は7.133ｃｍ?である。これより体積理論容量は1225mAh/gcm?となる。これに平均稼働電圧1.5vをかけるとおおよその体積エネルギー密度1837.5ｍWh/cm?が得られる。 LR1130の重量は12gである。この重量を全て活物質と仮定すれば、672mWhである。体積は0.57cm?である。これの体積を全て活物質と仮定すれば1047.375mWhである。 以上のことから、LR1130の使用は重量エネルギ密度より、体積エネルギー密度を重要視する設計の方がより多くのエネルギーを詰め込めることが分かる。逆に最大体積エネルギー密度から計算される重量より、1.2gと軽いのは水や炭素など密度の小さな部材をそれなりに使う必要があることを意味している。
A.【講義の再話】 光はものすごい速さにしてエネルギーを移動させることができる。光エネルギーは熱エネルギーに比べ速度の速いエネルギーの移動が可能である。こういった電気エネルギーはイオンや荷電粒子の移動などに使用されており、DNAの電気泳動現象の際によく使用されている。 【発表の要旨】 鉄（Ⅲ）イオンを選び、イオン濃度が1mol/L、1mA/cm?の電流密度で電気を流した時のイオンの泳動濃度を求めた。そして電解質中でのイオンの移動について議論した。 【復習の内容】 鉄（Ⅲ）イオンを選んだ。現代の電気化学P14表2.4より鉄（Ⅲ）イオンの移動速度は6.3×10?（cm・Ｖ??・ｓ??,18℃）である。現代の電気化学p13、表2.3より水溶液中の鉄（Ⅲ）イオンの極限当量イオン誘電率61S/cm/(eq/cm?）である。1molの誘電率は0.061S/cm=A/cm?/(V/cm)である。よって1mA/cm?の時の電場は1000cm/sとなる。
A.【講義の再話】 デジタル情報はDA変換で電圧になり、アンプで増幅され、発光素子を駆動する。これにより電気を光に変え、映像としてデジタル情報がディスプレイ上で写真や動画のような映像となって表現される。またディスプレイによってビット深度と解像度が異なる。 【発表の要旨】 これまでにこの授業で学んだことを示すポスターを作成した。 【復習の内容】 金属の表面を酸化させて不働態にすることを利用した表面処理の一種のメッキ加工を主に取り挙げたポスターを作成した。これは金属のイオン化傾向などの点も反映でき、メッキ加工からこの授業で学んだことの多くを表現できると考えこのようなポスターにした。
A.「使用電力量を分析しよう」 身近なエアコンの使用電気量について分析した
A.「使用電力量を分析しよう」 地球温暖化でエアコンの使用が必須となるこの真夏にどれだけの電力が消費されているのか知ることで日ごろから地球温暖化の原因に起因してしまうようなことを起きないように予防したり、意識する機会をもつきっかけになる
A.「使用電力量を分析しよう」 自分がどれだけの電気量を使用しているか数値化することで自分がいかに電気代を使ってしまっているか知れるきっかけになる
A.「使用電力量を分析しよう」 電気代から消費電力量を換算し、月ごとに比較し、考察した 電気代について特に注視することがなかったためとてもためになった
A.はい 今まで腐食に対するイメージが木材でしか考えられなかったのがこの授業を通して、プリント基板のエッチングだったり、メッキなどの表面処理に利用されていることを知り、腐食に対する悪いイメージが変わり、産業的に利用できる現象でもあるんだと気づきを得た。 半年間ありがとうございました。
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A.1kwhで250gの銅の電解精錬が行われる。10円玉は1枚に4.5gの銅が含まれているので計算すると58.47枚作り出すことができる。
A.プリウスの最新型にした。 燃費は30km/L、電費に換算すると9.72km/kWhであった。 このことからテスラの電費6.4km/kWhと比較すると、ガソリン車と電気自動車の差は大きくないことが分かった。
A.米沢変電所では、275kVで送電されてきた電力を、6.6kVに変圧して市街地に配電する。そこで、米沢変電所から、米沢キャンパスまでの電力ケーブルとして、屋外の架空配電線として6600V CVTの公称断面積100mm2のものを選んだ。 6600V CVTは銅線なので、銅の0℃での抵抗率は、1.55×10-8Ω?mであるから、公称断面積100mm2を使うと 1kmあたりの電気抵抗は、0.155Ω/kmとなる。これは、カタログスペックに記載された20度の値0.187Ω/kmと大きな違いはない。 家電機器として扇風機を選ぶとする。その消費電力は一般的に30W程度であるといわれている。電力は大まかに電流×電圧である。30Wを6.6kVで割ると、扇風機によって架空配電線を流れる電流は0.0045Aとなる。 米沢変電所から自宅アパートまで、約6kmであるから、0.187Ω/kmを使うと、架空配電線の電気抵抗は6km×0.187Ω/km=1.122Ω。発熱は電気抵抗に電流の二乗をかければ良いから、1.122Ω×0.0045A×0.0045A=0.000023W=23μW。1kWhに対するエネルギー損失は、およそ23μWhと推定される。
A.電源Bの電圧を6VDCとする。 ニクロム合金の抵抗率 を、107.3μΩcm（0℃）とする。 ニクロム線の直径が0.35φとすれば、断面積は0.0961625mm2、長さが1mとすれば、ニクロム線の電気抵抗は11Ωとなる。 スイッチは、標準電池E0の側に接続されているとする。6vと11Ωを使いオームの法則より0.1Aとなる。また電圧×電流より0.6wとなる。
A.ダニエル電池を選んだ。等電位線はそれぞれの電荷を円で囲み、電気力線が放射状に出ているような形をしていてとても複雑であった。
A.めっきの厚みを減らすためには、交差のある部分にはマスキングを行う、電流の均一化、適切なメッキバスの制定、自動制御システムの導入などが大切である。またピンホールを減らすためには、適切な表面処理を行い、適切なめっきプロセスの制御や正しいメッキ液の組成などが大事である。
A.
A.BBCについて調査した。電解槽の温度は80℃であるので、その時の理論電解圧を求めた。
A.クロノポテンショメトリーとは電位の時間変化を追跡し、電気化学反応における様々なパラメーターを求められる。必要な電子機器としては分極曲線用のポテンショスタットが必要である。
A.グルコースセンサー 量としてグルコースの物質量を測定する。測定器のセンサーにはグルコースに反応する酵素が搭載されている。染み込んだ血液中のグルコースに酵素が働いて、電子が放出されるため電圧をかけた電極でこの電子を拾う。流れた電流の大きさからグルコースの濃度を換算する。
A.アルミのエッチングについて調べた。技術としてはアルミ電解コンデンサーがあげられる。
A.電気メッキを選んだ。電気めっきは、金属の腐食を防ぐために広く応用される技術である。。この技術では、電流を使用して金属の薄い層を別の金属の表面に堆積させることにより、金属の耐食性や外観を向上させることができる。銀めっきやクロムめっきは、製品の外観を美しくし、耐摩耗性を向上させる。また、亜鉛めっきは鉄鋼の腐食を防ぎ、寿命を延ばす効果がある。
A.円筒型リチウムイオン電池のUS１８６５０VTO5を選択した。調べたサイトによると電圧3.6V寸法訳φ18.5×65.2mm質量約44.3gとある。
A.銅イオンを選んだ 移動度 4.7x10^4 cm^2/(V・s) 極限当量イオン導電率 45.3S/cm/(eq/cm^3) 1mol/Lの導電率 0.0453A/cm^2
A.ポスターを作成してこれまでのエネルギー化学で学んだことをまとめることができた。
A.使用電力を分析してみよう。 家の消費電力の内訳を調べたことで、自分の家がどのようなものにどれくらいの使われているかを調べることができたので合格です。
A.化学発光を体験する課外報告書です。 ペンライトを折って光を放つ仕組みを解明し、実際に体験したので合格です。
A.
A.
A.はい 私はこの授業を通じてエネルギーや化学について知見を深め、将来就職などで仕事をした時に生かしていきたいと思いました。
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A.【講義の再話】 1キロワットアワーで作れるものについて学びました。 【発表の要旨】 1キロワットアワーで何が作れるのかを調べ、発表しました。 【復習の内容】 身近な工業製品として、リチウムイオン電池を選び、それに使われる材料のニッケルについて調べました。ニッケル1トン製造するのに、365キロワットアワー必要であり、1キロワットアワーでは、2.7キログラム製造されることが分かりました。リチウムイオン電池の39%にニッケルが使用されているため、例えば、リチウムイオン電池が50クラムであったとすると、1キロワットアワーで、その電池は約138個製造できるということになる。さらに、100円玉を例にとると2250枚製造できることになる。
A.【講義の再話】 1キロワットアワーで走れる距離について学びました。 【発表の要旨】 好きな車種を選び、その燃費を調べ、1キロワットアワーでどれくらい走れるのかを調べました。 【復習の内容】 私は、HONDA フリード HYBRID G について調べました。フリードの燃費は20.9km/Lであり、これを電費に観察すると、7km/Lとなった。この数値を電気自動車のテスラと比べると、それほど変わらないということが分かりましたが、雪国で電気自動車を使うと、充電がなくなった時に立ち往生してしまう可能性があるため、私はガソリン車を選びます。
A.【講義の再話】 送電伴う電力ロスについて学びました。 【発表の要旨】 電力ケーブルを選び、どのくらいの電力ロスがあるのかを計算しました。 【復習の内容】 電力ケーブルとして、600V CVT38?のものを選んだ。600V CVT38?は銅線なので、銅の0℃での低効率は、1.55×10-8Ω?mであるから、公称面積38?を使うと、1km当たりの電気抵抗は、0.41Ω/kmとなる。これは、カタログスペックに記載された20℃の値0.491Ω/kmと大きな違いはない。米沢変電所から米沢キャンパスまでおよそ5kmであるから、0.41Ω/kmを使うと、架空配電線の電気抵抗は2.05Ωとなる。家電製品として掃除機を選んだ。その消費電力はおよそ1kWである。1kWを0.6kVで割ると、掃除機の使用によって架空配電線を流れる電流は、1.6Aとなる。発熱は5.248W。1kWhに対するエネルギー損失は、およそ5.248Wと推定される。
A.【講義の再話】 電気用図記号や配線用記号について学びました。 【発表の要旨】 電圧を調べ、抵抗や電流を使ってWを計算した。 【復習の内容】 電源Bの電圧を6VDCとする。ニクロム合金の低効率を107.3μΩcm(0℃)とする。ニクロム線の直径が0.35φとすれば、断面積は0.0961625mm?、長さが1mとすれば、ニクロム線の電気抵抗は11Ωとなる。 6V、11Ωを使い、オームの法則より、回路1に流れる電流は0.1Aであるから、電源から流れる電流も、0.1Aとなる。よって、電圧×電流=0.6Wとなる。
A.【講義の再話】 等電位線と電気力線について学んだ。 【発表の要旨】 単極式か複極式か選んで、等電位線と電気力線を作図した。 【復習の内容】 単極式を選び、等電位線図を作図した。
A.【講義の再話】 めっについて学んだ。 【発表の要旨】 めっきを施された工業製品を選び、方法について調べた。 【復習の内容】 めっきを施された工業製品として、スプーンを選んだ。 スプーンは、銀めっきを施されていて、アルカリシアンめっき浴で、シアン化銀カリウムをめっきし、素地は銅とニッケルと亜鉛からなる合金である。 ファラデーの法則とめっきの厚みの関係は、ファラデーの第一法則、析出された物質量は、流れた電気量に比例、ファラデーの第二法則、電気化学当量は、化学当量に等しく、同じものであるということから、めっき金属の析出量(厚み)は、イオンの価数と流した電流量、時間に依存する。 不適合品を減らすには、研磨工程によって規定の寸法に仕上げる(厚みのばらつきを減らす)、メッキ液の成分の分析や温度の調整をして、品質を管理する、目視や測定機器を使い、品質検査をする。 ハルセルは、めっきの主成分や光沢剤等の過不足や不純物の影響をめっきの外観と目視で確認して判断するための試験である。 めっきのピンホールの原因として、前処理の脱脂や酸処理の不良により、被めっき面にめっき時に発生する水素ガスが気泡となって付着することがあり、それがピンホールとなってしまう場合がある。
A.【講義の再話】 電位プロファイルについて学んだ。 【発表の要旨】 電池の種類を選び、電位プロファイルを調べた。 【復習の内容】 図から、マンガン電池を選んだ。マンガン電池は電圧1.5Vであるので、電位プロファイルの電圧を1.5Vに設定した。電極間距離を1cmとしたときの電位プロファイルを作図した。
A.【講義の再話】 電解槽について学んだ。 【発表の要旨】 電解槽の種類を選び、エネルギー変換効率を計算した。 【復習の内容】 表5.5の水電解槽から、BBCの電解槽を選んだ。 過電圧を求めるのに、理論分解電圧を求める。水の標準生成ギブズエネルギーは、237.2KJ/molであり、標準生成エンタルピーは、258KJ/molである。標準状態は、1atm,25℃であるので、298.15Kである。ΔG°＝ΔH°－TΔS°であるから、298.15Kのときのエントロピー変化ΔS°は163KJ/mol/Kである。 BBCの電解槽の温度は、80℃であるので、その時の理論分解電圧を求める。水（液）、水素（気）、酸素（気）の標準定圧モル熱容量Cp°は、それぞれ75.3J/mol/K,28.8J/mol/K,29.4J/mol/Kである。定圧モル熱容量の温度依存性はないと仮定する。BBCの電解槽は加圧していないので、力学エネルギーの収支はないと仮定する。 以上から、80℃での生成エンタルピーΔHは284.051KJ/molとなる。これをファラデー定数Fと反応に関与する電子数2で割ると、80℃での理論稼働電圧1.47Vが得られる。 80℃の生成ギブズエネルギーΔGは生成エンタルピーΔHからTΔSを引いて228.4KJとなる。これをファラデー定数Fと反応に関与する電子数2で割ると、1atm,70℃での理論分解電圧1.18Vが得られる。この理論分解電圧は1atm,25℃の1,23Vより低く、現代の電気化学や最新工業化学に示されているとおりである。 表に槽電圧2.04Vとあるので、これより理論分解電圧を引き、過電圧は0.86Vとなる。よって、電圧効率は57%である。 電解電力4.9kWh/Nm?H?とあるので、水素を理想気体として単位換算すると、395kJ/molとなる。これで先に求めた生成エンタルピーを割れば、エネルギー変換効率72%が得られる。
A.【講義の再話】 電気化学測定法について学んだ。 【発表の要旨】 測定法を選び、その原理について調べた。 【復習の内容】 サイクリックボルタンメトリーを選んだ。サイクリックボルタンメトリーは、静止溶液中に電極を配し、電位を繰り返し掃引した際に流れる電流を測定して得られる電流ー電位曲線を解析し、酸化還元特性などを調べる測定法である。電位を制御しながら電流を測定できるポテンショスタット装置に作用極・参照電極・対極を接続し、指示電解質を含んだ溶液に3電極を浸し、一定の掃引速度で電位を増減させて電流値を測定する。
A.【講義の再話】 電気化学センサーについて学びました。 【発表の要旨】 電気化学センサーの中から一つ選び、そのげんりや使用方法についてしらべた。 【復習の内容】 pHメーターを選んだ。 pHメーターは、量として、水溶液の水素イオン指数を測定する。原理は、pHメーターの探針の先端についた薄層ガラス球の周囲のオキソニウムイオンの活性としてpHを測定する。探針はpHあたり約0.06ボルトの小電圧を作り出し、これを測定してpHとして表示する。 よって、水素イオン指数を電圧として測定し、pHに変換しているといえる。 pHメーターを使用する例として、工場排水の測定や、微生物の発酵過程の測定に使われている。
A.【講義の再話】 アノード酸化について学んだ。 【発表の要旨】 アルマイト加工について調べ、工程を発表した。 【復習の内容】 アルマイト電線を選んだ。アルマイト電線は、電気化学的処理により、表面に絶縁膜を形成させたアルミニウム線材のことである。その工程は以下の通りである。 1.枠吊り 2.脱脂 3.エッチング 4.スマット除去 5.陽極酸化 6.電解着色 7.水洗い後、枠外し
A.【講義の再話】 エッチングについて学びました。 【発表の要旨】 金属を選び、その耐食性について調べた。 【復習の内容】 金属として、亜鉛を選んだ。亜鉛めっきでは、周囲の亜鉛が陽イオンとなって鉄の腐食を電気化学的に抑制する作用があり、めっき皮膜が浮き上がることはない。溶解亜鉛めっきは水中でもめっき表面に保護皮膜が形成され、優れた耐食性を示す。亜鉛は両性金属であるため、強酸、強塩基の水溶液には急激に溶解する。このため、亜鉛めっきが有効な耐食性を示すのは、pH6?12.5の範囲である。
A.【講義の再話】 電池について学んだ。 【発表の要旨】 電池を選び、その最大エネルギー密度を計算した。 【復習の内容】 円筒型リチウムイオン電池のUS18650VTC5を選択した。調べたサイトによると、電圧3.6V、寸法約φ18.5×65.2 mm、質量約44.3 gとある。反応式より、正極活性物質は、LiCoO2、不極活性物質は、黒鉛である。LiCoO2の分子量は、97.87であり、黒鉛の分子量は、12である。ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。エネルギー密度は200mwh/gであった。
A.【講義の再話】 イオンの泳動速度について学んだ。 【発表の要旨】 好きなイオンをえらび、その泳動速度を求めた。 【復習の内容】 ルビジウムイオンを選び、移動度と極限当量イオン導電率から泳動速度を求めた。
A.色やディスプレイについて学び、この講義のまとめをした。
A.
A.
A.
A.
A.はい。 この授業で学んだことを将来に活かしていきたいです。
A.PXL_20230726_023920164.jpg
A.乾電池の測定 1.5Vは公称値 1.533Vは測定値 示強因子-圧力、温度など 示量因子-体積、エントロピーなど グループ活動の写真を撮り忘れてしまいました。（グループ活動には参加しました） 銅1グラムが1.2円 1kwhで13円分の銅が作れる よって、1kwhで16.12gの銅が作れる ここで、銅製品として電線を考える 電線1kmに銅が11.6kg必要 つまり、1kwhで電線が16.12/11.6×1000作れる
A.電圧（V)×電気量（C） 電圧＝電流（A)×時間（S） フーリエの法則 ヒートポンプ ホンダのフィット22.19km/L 1Lのガソリン 35MJ=約10kwh チーム名 ベンツ 出澤一馬 藁科考太 武井勇樹 高橋大喜 メルセデスベンツ 4.1×I（変換効率を0.3とする） 電費は0.3514km/kwh スバル ソルテラ 6.75 テスラ 6.4 ホンダのハイブリッド車であるフィットの燃費は20.70km/Lであり、変換効率を30%とすると、電費は6.9km/kWhとなる。 ベンツのBクラスの燃費は15.61km/Lであり、電費は5.2km/kWhとなる。
A.エネルギー変換 熱＝伝える＋伝えない 温度差がないと使えない 発電効率を上げるためには水温を下げるor火力を上げる 導電率ジーメンス（S/m） グループ活動の写真を撮り忘れてしまいました。（グループ活動には参加しました） アルミ抵抗線の場合、2.5×10-?Ωm 公称断面積100ｍ?を使うと1kmあたり0.25Ω/km、アルミ20℃で0.15Ω/kmとなる。 ここで、冷蔵庫の消費電力は250w＝0.25kwのため、0.25/6.6＝0.0378Aとなる。
A.固体（石炭） 流体（ガス、石油） 電気 電線 情報 光 相をフェーズ、トポロジーという グループ活動の写真を撮り忘れてしまいました。（グループ活動には参加しました） 電源Bの電圧を5V、導線として銅線が使用されているとする。銅線の抵抗率は1.7×10-?(Ω・m)（20℃）とし、直径は0.30mmとすれば断面積は7.06858×10-10M?。長さを1mとすれば銅線の電気抵抗は24Ωとなる。 電源の電圧5V、銅線の抵抗24Ωより回路1に流れる電流は0.2A、電源から流れる電流も0.2Aとなる。電力は1.0Wとなる。
A.電気 運ぶもの（キャリア）電荷担体 カノードMnO2 アソードZn グループ活動の写真を撮り忘れてしまいました。（グループ活動には参加しました） 等電位線と電気力線をPythonを用いて作図し、共有した。
A.電流current 電圧voltage 電気量と物質量は比例関係 電流と反応速度も比例関係にある チーム名 左前 出澤一馬 神田碧 クロムメッキエンジン サージェント浴 フッ化浴 マイクロクラッククロムメッキ浴 エンジン クロムメッキ ①サージェント浴 無水クロム酸 硫酸 3価クロム で液組成が構成され、50℃ 電流密度40A/dm2 ②フッ化浴 無水クロム酸 硫酸 3価クロム フッ化物触媒 で液組成が構成され、55℃ 電流密度40A/dm2 ③マイクロクラッククロムメッキ浴 無水クロム酸 硫酸 3価クロム 特殊な有機物触媒 で液組成が構成され、高速メッキ浴 60℃ 電流密度60A/dm2
A.hν(ハイニュー) 光エネルギー 電子1mol 9.65×10? ファラデー定数 熱エネルギー 示強×示量 エントロピー ネルンストの式 チーム名 ニカド 出澤一馬 丹野覚祐 関 ニッケルカドミウム電池の電位プロファイルを図示した 電位プロファイルを図示し、写真を提出した。
A.電池-放電 水電解-充電 起電力＝電位差 水の電気分解-1.23V 酸素の反応 ４分子分離 チーム名 無し 出澤一馬 高橋大喜 電解槽BBCのエネルギー変換効率を求めた 表5.5よりBBCを選んだ。 水の標準生成ギブズエネルギーは237.2kJ/molであり、標準生成エンタルピーは285.8kJ/molになる。標準状態は1atm,25℃であるので、298.15Kになる。 ΔG°=ΔH°-TΔS゜であるから、298.15Kのときのエントロピー変化ΔS°は163J/mol/Kである。 水（液）、水素（気）、酸素（気）の標準定圧モル熱容量Cp°は、それぞれ75.3J/mol/K、28.8J/mol/K、29.4J/mol/Kである。 電解槽BBCの温度80℃より、25℃から80℃までの熱エネルギーの収支をとる。 H2O（液,1atm,25℃）=H2（気,1atm,25℃）+1/2O2（気,1atm,25℃）-285.8kJ H2O（液,1atm,25℃）=H2O（液,1atm,80℃)-(75.3/1000×(80-25)=)4.1415kJ H2（気,1atm,80℃）=H2（気,1atm,80℃）-(28.8/1000×(80-25)=)1.584kJ 1/2O2（気,1atm,25℃）=1/2O2（気,1atm,80℃）-(29.4/1000÷2×(80-25)=)0.8085kJ H2O（液,1atm,80℃）=H2（気,1atm,80℃）+1/2O2（気,1atm,80℃）-283.812kJ よって70℃での生成エンタルピーΔHは283.8kJ/molとなる。 これをファラデー定数Fと反応に関与する電子数2で割ると、80℃での理論稼働電圧1.46Vが得られる。 80℃の生成ギブズエネルギーΔGは生成エンタルピーΔHからTΔSを引いて237.2kJ/molとなる。 これをファラデー定数Fと反応に関与する電子数2で割ると、1atm、70℃での理論分解電圧1.23Vが得られる。 表5.5に槽電圧2.04Vとあるので、これより理論分解電圧を引き、過電圧ηは0.81Vとなる。 よってp.124の式より、電圧効率は60%である。 表5.5に電解電力4.9kWh/Nm3H2とあるので、水素を理想気体として単位換算すると 395.2kJ/molとなる。これで先に求めた生成エンタルピーΔHを割れば、 エネルギー変換効率71.8%が得られる。
A.サイクリックボルタンメトリーは電位を変化させた時の電流を観察する チーム名 インピータンス 出澤一馬 高橋大喜 どんな場面 コンデンサ、インダクター、トランスなどの電子部品の測定に使われることが多い。食品の分解、木材、コンクリートなどの材料分解 交流インピーダンス法 コンデンサ、インダクター、トランスなどの電子部品の測定に使われることが多い。 その他にも電気化学分野、生体、医療、食品分野、木材やコンクリートなどの材料分野でも使われている。 測定するのにファンクションジェネレータ、ポテンショスタット、データロガー、 オシロスコープ、ＬＣＲメータ、ロックインアンプや周波数特性分析器などの装置を使用する。
A.センサは数多くの種類が存在し、光、音、温度、圧力など、目的に応じたセンサがある。 チーム名 左前 出澤一馬 神田碧 ガスセンサ 都市ガスやプロパンガスのもれの検知、空気の清浄度のモニタリングなど、気体中の物質を検出する。 ガスセンサ 都市ガスやプロパンガスといった、気体中の物質を検出しその情報を変換・制御するセンサ。 一番身近なガス漏れセンサについて、n型半導体（主に酸化スズ）とガス分子の反応で検出している。負電荷吸着の場合、半導体表面に電子のない空乏層ができ、キャリアが電子であるため半導体の導電率が低下する。正電荷吸着の場合、半導体表面にキャリア電子が増し導電率が増大する。このようにして、導電率（単位S/m）を基にガス漏れを検出している。
A.金属の表面を酸化物が覆い溶けなくなった状態を不動態という。ステンレスやアルマイトはその代表種。ステンレスは鉄合金の不動態。 チーム名 電線 出澤一馬 神田碧 高橋大喜 アルマイト電線 アルマイト処理で絶縁 そのままリサイクル可能 導電率５９％ アルマイト電線 ２通り 導線→アルマイト処理→アルマイト電線 導線→脱脂→エッチング→中和→陽極酸化→交流電解着色→純水湯洗→電着塗装→アルマイト電線
A.プリント基板 ・対流 ・拡散 ・泳動 物質移動 スプレーエッチング チーム名 テフロン加工 出澤一馬 神田碧 高橋大喜 技術：電気防止 アルミニウムの素材をテフロン加工したものを選んだ。（フッ素樹脂コーティング） 電位ph図を描いた。 技術：流電陽極方式 対象により卑な金属（流電陽極、犠牲陽極）を電気的に接続することで、両者間の電位差を利用し防食電流を流す方法。
A.電気が流れ込む極 アノード、カソード LED SiAlON 白色 青色 チーム名 DDK 出澤一馬 神田碧 高橋大喜 ボタン型アルカリマンガン電池 LR44 最大エネルギー密度を求めた。 ボタン型アルカリマンガン電池LR44
A.レーザー 半導体 光は一瞬でエネルギーを移動する。太陽のエネルギーを利用して人類・地球はここまで発展した。 チーム名 左前 出澤一馬 神田碧 高橋大喜 Rb+ 移動度6.9×10?cm?/Vs 極限当量イオン導電率77.81S/cm 1mol/Lの導電率は0.07781A/Cm? 課題の提出を忘れてしまいました
A.デジタル情報が電圧となり、発光素子を稼働することでデジタル情報がディスプレイに映像となって表現される。
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A.再話 電気などのエネルギーは目で見ることができないが、エネルギー量は見ることができ、電力量は電力Wに時間をかけたワットアワーで表すことができる。 発表の要旨 演題：1キロワットアワーで作れるのも 鉄一トンを生成するのに必要なエネルギーは約50キロワットアワーということが分かったので、これより、1キロワットアワーのエネルギーで鉄は20kg作れる。
A.再話 電気は今の世の中、身の回りで最も使われているエネルギーであり、生活に必須となっている。スマートグリッドとはセンサーを用いて電力を測定し、インターネットの通信を通して発電量を制御する脂ステウである。 発表の要旨 演題：1キロワットアワーで走れる距離 グループ名：左後ろ ガソリンハイブリット車であるプリウスについて調べた。 燃費は30km/Lであり、1Lのガソリンの発熱量は約10kWhとなる。根知変換効率は40％なので、4kWhが運動エネルギーとして使われる。 これらより、1キロワットアワーで走れる距離は7.5kmとなる。 復習の内容
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A.再話 電池の起電力を測る方法として、デジタル回路計がある。このデジタル回路計の入力インピーダンスによって測定誤差は大きくなるので、電極電位を測定する際には電位差計を用いる。燃料の中で固体のものは石炭、液体のものは石油、気体のものはプロパンなどが代表的である。 発表の内容 演題：電気用記号や配線図記号を書こう。 Bの電圧５V、低効率107.3uΩ、ニクロム線直径0.35、断面積0.0961625mm^2、長さ１ｍとすると、抵抗Rは11Ωとなる。 オームの法則より、流れる電流の強さは、0.45Aであるとわかる。 また、電力は電流×電圧なので、2.27Wとなる。 復習の内容
A.再話 物質に電気を流すことで、撹拌、加熱、加圧などで得られなかった新たな材料を作ることができる。セルとは物質に通電するための仕組みの単位であり、酸化が起こる極をアノード、還元が起こる極をカソードという。アノードは電流が外部回路から流れ込む極であり、カソードは外部へと流れ出る極である。 発表の要旨 演題：等電位線と電気力線を作成 ダニエル電池を例にとって考えた。銅がマイナスイオンの担い亜鉛がプラスイオンを担う。よって、プラスの方から、電位が発生しマイナスの方へと向かう。電子は銅から亜鉛に向かって流れるので、電流はその逆向きに流れる。 ダニエル電池は1.1Vの起電力をもち、安定的で実用的な電池である。 復習の内容
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A.再話 電池の起電力は金属のイオン化傾向の違いによって発生し、この差が大きいほど大きな起電力が生まれる。イオン化傾向の小さな金属を貴な金属といい、逆にイオン化傾向が大きい金属を卑な金属という。 発表の要旨 演題：電極近くの電位プロファイルを書こう 酸素ー水素燃料電池を選んだ。 電池式は （ー）H2 | H3PO4 aq | O2 （＋） 負極での反応 H2 →2H+ + 2e- 正極での反応 O2 +4H+ + 4e- → 2H2O 起電力は1.23Vである。 復習の内容
A.再話 電気による分解の反応は理論上の電圧によって実際に必要な電圧は大きく、理論上の電圧で割った値が電圧効率である。ある物質の電気分解を通して、理論稼働電圧、理論分解電圧、電力効率を求められるt－ふぇるの式について学ぶ。 発表の要旨 演題：水分解のエネルギー変換効率を求めよ 復習の内容：表5・5の水電解槽から、BBCの電解槽を選んだ。 水の標準生成ギブズエネルギーΔfG°は、237.2kJ/molであり、 標準生成エンタルピーΔfH°は、285.8kJ/molである。 298.15Kのときのエントロピー変化ΔS°は163J/mol/Kである。 H2O（液）=H2（気）+1/2O2（気）-285.8kJ H2O（液）=H2（気）+1/2O2（気）・・・ΔfH°＝285.8kJ BBCの電解槽の温度は80℃である。 水（液）、水素（気）、酸素（気）の標準定圧モル熱容量Cp°は、それぞれ75.3J/mol/K、28.8J/mol/K、29.4J/mol/Kである。 定圧モル熱容量の温度依存性はないと仮定する。BBCの電解槽は、加圧していないので、力学エネルギーの収支はないと仮定する。 以上の仮定とヘスの法則を使って25℃から80℃まで必要な熱エネルギーを収支をとる。 よって80℃での生成エンタルピーΔHは284.05kJ/molとなる。 これをファラデー定数Fと反応に関与する電子数2で割ると、70℃での理論稼働電圧1.47Vが得られる。 表5.5に槽電圧2.04Vとあるので、これより理論分解電圧を引き、過電圧ηは0.86Vとなる。 よって、電圧効率は62%である。 電解電力4.9kWh/Nm3H2とあるので、水素を理想気体として単位換算すると 395kJ/molとなる。これで先に求めた生成エンタルピーΔHを割れば、 エネルギー変換効率72%が得られる。
A.再話 ポテンショスタットは参照電極に対する作用電極の電位を一定に保つ装置である。電圧電気量曲線は電池の放電特性を調べるために利用される。3極式セルでは、作用極、対局、参照電極があり、腐食の速度は反応速度に等しい、このため、電流の速度を測ることで、腐食の速度を測ることができる。 発表の要旨 演題：電気化学測定法を調べよう 交流インピーダンス法とはある電極系に対して交流を流し、交流の周波数を変化させていったときのインピーダンスを測定することで電極系の反応を解析する方法である。 交流インピーダンスの測定はLCRメーターが使用され、コンデンサー、インダクター、トランスなどの電子部品も使われる。また、電池や腐食などの電気化学分野、生体・医療・食品、木材などの材料分野でも使われる。 復習の内容
A.再話 センサーとは光や温度などの物理量や化学量を電気信号に変換するものである。センサーで測定した量はAD変化によって数値データとしてコンピューターで演算、記録できる。 発表の要旨 演題：電気化学センサを説明する pHメーターは料として、水溶液の水素イオン指数を測定するものである。原理は、pHメーターの探針の先端についた薄層ガラス球の周囲のオキソニウムイオンを活性してpHを測定する。探針はpHあたり約0.06Vの小電圧を作り、これを測定することでpHに変換している。
A.再話 金属を酸化させると酸化物ができるが、酸化物が金属表面を覆うことで被膜され、それ以上酸化が起こらなくなる状態を不働態という。これを作る金属として、鉄、ニッケル、アルミニウムがある。代表例として、ステンレスやアルマイトがある。 発表の要旨 演題：アノード酸化膜の機能と応用について アルマイト電線について調べた。 特徴として、アルマイト線の表面をアルマイト処理することで、芯材のアルミニウムが導電性を示し、表面のアルマイトが電気絶縁性を示す。軽量であり、耐熱性、放熱性に優れ、中性子の吸収が小さく、非磁性であり、クリーンな絶縁でスクラップ材のリサイクル性にも優れている。
A.再話 光機能材料は画像形成に応用される。拡散が起こるときのエネルギーは熱エネルギーであり、エッジングの際は沸騰しないぎりぎりで行うため、この熱エネルギーは使用されない。 発表の要旨 演題：電位pH図を書こう チタンについて調べた。 チタンは空気に触れた瞬間に酸化してしまい、二酸化チタンの酸化被膜を作る。この被膜は数nmの厚みであり、外界からチタンを保護する役目をし、腐食性の酸や渇水などのいろんな腐食性の環境からチタンを守る。また、チタンの被膜はほかの金属に比べて強固である。
A.再話 電池にはセルとバッテリーの二種類がある。 実用電池と呼ばれる電池のほとんどが正極活物質に金属酸化物を、負極活物質には亜鉛を使い、電解液にはアルカリ溶液を用いている。 発表の要旨 演題：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もる リチウムイオン電池を選んだ。 反応は正では、Mn02 ＋ Li+ ＋e- → Mno2Li 負では、 Li→Li+ ＋ e- となっており、 質量エネルギー密度は、容量（Ahl×平均作動電圧/質量で求められ、 体積エネルギー密度は、容量（Ahl×平均作動電圧/体積で求められる。 復習の内容
A.再話 光の位相が一定で位相がそろっているものをレーザーという。 物の移動には拡散、対流、泳動があり、拡散と泳動は同時に起こり、イオン移動だけでなく物質移動でも起こる。また、拡散はイオン移動だけでなく、熱移動でも起こる。 発表の要旨 演題：イオンの移動度から泳動速度を求めよ。 銅イオンを選んだ。 銅イオンの移動度は4.7×10?cm?/Vsである。また、18℃での水溶液中の極限当量イオン電導率は45.3cm?/egである。 1mol/Lの導電率は0.0453 s/cmなので、1mA/cm?のときの電場は0,022V/cmとなり、泳動速度は1038cm/sとなる。 復習の内容
A.再話 エネルギー化学についてのポスターを作製した 発表の要旨 一目でどのようなことを学ぶかが分かるようなポスターを作製した。
A.
A.
A.
A.
A.はい 講義を通して、エネルギーの計算やエネルギーに関する金属のことなどを学ぶことができた。将来、就職したときでもエネルギーというのは大事なものだと思うので、これからの生活に生かしていきたい。
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A.講義の再話 単位操作とは溶解、混ぜる、加熱、などの基本的な操作である。 PV=nRTは(圧力)×（体積）＝ (エントロピー) ×（温度）を示している。 発表の要旨 1キロワットアワーで作れるモノ 滝口裕也、?橋俊亮 十円玉を4.5gの銅としたとき、1kWh3.521kgの銅が生成するため、約782枚の十円玉が作れる。 復習の内容 グループワークで話し合ったことをまとめた。他の物質における1トン精製するのに必要な電力量を調べた。
A.講義の再話 フーリエの法則は温度が高い場所から低い場所へ進むことを示す。 燃料当たりの走行距離から燃費km/Lが電気当たりの走行距離から電費km/kwhが求められる。 発表の要旨 1キロワットアワーで走れる距離 篠原凛久、新井駆、滝口裕也、?橋俊亮、樫本祐希 ガソリン車のハスラーの燃費は20.8km/Lで、電費に直すと6.93km/kwhである。EV車のテスラの電費は6.4km/kwhであり大きな違いはない。 復習の内容 他のいくつかの車でも比較してみたが似たような結果になった。
A.講義の再話 熱には温度差によって使用できる熱と廃棄熱がある。 物体の抵抗を示す物性値は抵抗りつであり単位はΩmである。ナノ粒子や薄膜など小さすぎると物性値がずれてしまう。 発表の要旨 送電に伴う電力ロス 滝口裕也、?橋俊亮 アルミニウムの架空配電線の抵抗を計算すると0.263Ω/kmである。変電所からの距離が5kmの場合、発熱は59mAである。 復習の内容 話し合ったことをまとめた。他の素材や電力ケーブルの場合で比較した。
A.講義の再話 燃料のなかで固体の物は石炭、気体はプロパンガス、液体は石油などがある。気体と液体は流体でありパイプラインで運搬される。 発表の要旨 電気用図記号や配線用図記号を描いてみよう 滝口裕也、?橋俊亮 電源が3VDCの回路から大雑把な電流と電力を推定した。 復習の内容 グルーワーク中には計算が終わらなかったため、授業時間外に計算した。電流は1.4A、電力は4.32Wである。回路図を書きwebclassから提出した。
A.講義の再話 電子は負極から出で正極に入る。電位差は正極補で高い。 陽極をアノード、陰極をカソードと呼ぶ。アノード＝正極ではない。 発表の要旨 等電位線と電気力線を描いてみよう 滝口裕也、?橋俊亮 現代の電気化学p120の図5.1の(a)の単極式を若林誠氏のシミュレーターで再現し等電位線と電気力線の作図を行った。 復習の内容 pythonで等電位線を作図した。コードを入力し、図が表示されたノートブックを共有した。
A.講義の再話 電流の大きさは反応速度に比例する。そのため反応速度が大きいと危険でもある。 電気分解の場を浴といい、設計することを建浴という。 発表の要旨 めっきについて調べよう 滝口裕也、?橋俊亮 工業製品に自動車部品のドアを選択した。ニッケルクロムメッキが使われており、ニッケルメッキでは引っ掛けメッキがクロムメッキでは網づけめっきが使われる。 復習の内容 クロムメッキとニッケルメッキの建浴とメッキの過程を調べてまとめた。ハルセル内部の等電位線と電気力線の概略図を写しwebckassから提出した。
A.講義の再話 光エネルギーはｈνで表される。hは示量因子である。 熱エネルギーは(ケルビン)×(エントロピー)で表せられる。 ネルンストの式は電位とイオン濃度の関係を示す。 発表の要旨 電極近傍の電位プロファイルを描いてみましょう 滝口裕也、?橋俊亮 アルカリ・マンガン電池を選んだ。アノードは0.596V、カソードは-0.762Vである。 復習の内容 アルカリ・マンガン電池の電位プロファイルを作成しwebclassから提出した。
A.講義の再話 電気による分解の反応は理論上の電圧より実際に必要な電圧は大きく理論上の電圧を実際にもので割った値が電圧効率である。 発表の要旨 水電解のエネルギー変換効率を求めてみましょう 滝口裕也、?橋俊亮 De Noraの電解槽を選択した。 水の標準生成ギブズエネルギーΔfG°は、237.2kJ/mol、標準生成エンタルピーΔfH°は、285.8kJ/molであるため、標準状態でのエントロピー変化ΔS°は163J/mol/Kを求めた。 復習の内容 グループワークでは計算が終わらなかったので、時間外に計算し理論稼働電圧1.47V、理論分解電圧1.17V、過電圧0.73V、電圧効率61.5%である。
A.講義の再話 腐食の速度は反応速度に等しい。よって電流にも等しい。このため電流を図ることで腐食速度を調べ、建造物の寿命を推測することができる。 インピーダンスは複素数である。 発表の要旨 電気化学測定法を調べよう 滝口裕也、?橋俊亮 CVを選択した。静止溶液中に電極を配し、電位をくり返し掃引した際に流れる電流を測定して得られる電流－電位曲線(サイクリックボルタモグラム、CV)を解析し、酸化還元特性などを調べる測定法である。 復習の内容 CVの用途についてさらに調べた。電気化学のグラフをノートに書きwebclassから提出した。
A.講義の再話 センサーとは光や温度などの物理量や化学量を電気信号に変換するものである。マイクは空気中の圧力を拾っている。ガス警報器は特定に気体の濃度をに反応しコンピューターによる制御のもと警報が鳴る。 発表の要旨 電気化学センサーを説明してみましょう 滝口裕也、?橋俊亮 NDIR方式のガスセンサは紫外線の吸収量から気体の温度を測定する。 復習の内容 他のガスセンサについても調べた。 NDIR方式の図を作成し、webclassから提出した。
A.講義の再話 アノード酸化によって着色などの表面処理が行われる。 アルマイトとはアルミニウムの表面に酸化被膜を作る処理法である。 浅田法というアルミニウムにきれいな着色が施される方法がある。 発表の要旨 アノード酸化膜の機能と応用を調べましょう 滝口裕也、?橋俊亮 アルミサッシはアルマイトによって耐腐食性、絶縁性、放熱性が得られる。また美しさを保つ。 復習の内容 アルミサッシの製法をさらに詳しく調べた。熱処理した後に縦に吊るし、アノード酸化を行う。アルミニウム合金からアルミサッシまでの工程を図で示した。
A.講義の再話 光機能材料は光によって分子構造が変化するものが多く、画像形成に応用される。 発表の要旨 電位ｐＨ図（プールベダイアグラム）を描こう 滝口裕也、?橋俊亮 アルミニウムメッキはニッケル、銅、真鍮、クロム、スズなどに利用され、電気的特性や機械的特性、装飾性などを向上させる。 1.研磨2.脱脂工程3.エッチング工程4.スマット除去工程5.ジンケート工程6.メッキ処理の工程がある。 復習の内容 アルミニウムのpH図を描き、webclassから提出した。
A.講義の再話 p型n型の半導体が接触したものがp-n結合であり半導体には基本的な構造である。 発表の要旨 市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう 滝口裕也、?橋俊亮 コイン型二酸化マンガン電池の正極活物質はnO2、負極活物質はLiである。理論容量285.5mAh/mol、重量エネルギー密度は856.5mAh/gである。 復習の内容 上で求めたものとモル体積から体積エネルギー密度2655.3mWh/cm3と求められた。 コイン型二酸化マンガン電池の内部個構造を図に示し、webclassから提出した。
A.講義の再話 フィゾーの実験では光の位相差から光の速さを求めた。 光合成は複雑すぎて人工的に作るのは難しい。 発表の要旨 イオンの移動度から泳動速度を求めよう 滝口裕也、?橋俊亮 K+の移動度(18℃)と極限当量イオン導電率より泳道速度は1056cm/Sである。 復習の内容 テキスト「現代の電気化学」p.209図8.11から血清蛋白分子を選び、説明を加えた。
A.講義の再話 今まで学んできたことからポスターを作成する。 発表の要旨 滝口裕也 ポスターを作製した。 復習の内容 ポスターに不備がないか確認した。
A.書誌情報 等電位線を測定しよう、滝口裕也、2023-08-02、等電位線、点電荷 要旨 段ボールを台紙として単三電池から流れる電流が抵抗である豆電球を通り、等電位を測定する場であるアルミホイルを介して乾電池に戻る装置を組み立てた。テスターの－端子を－側に、＋端子でアルミホイル上の電位を測定した。0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.3mVの地点を測定し、同じ電位の地点を線で結んだ。 合格に値する根拠 点電荷の電場は同心円状に広がっており、＋の周囲では高くなり、－の周囲では低くなることを実際に測定することで理解できた。
A.
A.書誌情報 化学発光を体験しよう、滝口裕也、2023-08-01、過シュウ酸エステル化学発光 要旨 DAISOの「光るブレスレッド（ブルー）」による青白い化学発光を観察した。 合格に値する根拠 製品の成分からどういった原理で化学発光が起こっているのかを推定し、原理を調べた。
A.書誌所法 電気分解による泳動と拡散を可視化しよう、滝口裕也、2023-08-03、電気分解、アントシアニン 要旨 紫キャベツの色素を食塩水にいれ寒天で固めた。電気分解によって一円玉付近が紫色に十円玉付近が黄色になった。 合格に値する根拠 寒天中の色素が変化する様子を1時間ごとに観察し、8時間経過したものを写真に撮りアップロードした。
A.はい
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A.・自然界を測る物差しである量と単位について学んだ。 ・1kWhで作れるものについて調べた ・私たちは銅について調べました。 1kWhの電解精錬で銅は250g得られることが分かりました。 そして、身近に銅が使われている製品を考えると10円玉が思い浮かんだため、10円玉について調べました。 10円玉の銅の割合は95％で1枚4,5gと分かったため、1枚あたりに銅は4,275g含まれていることになります。 このことから、銅250gから10円玉は約58枚できると分かりました。 また、銅の買い取り価格（2023.4.12時点）を調べたところ、1070/kgだったため、250gでは、267円で買い取ってくれると分かりました。
A.・生活に欠かせない動力と電力について学んだ。 ・1kWhで走れる距離について調べた。 ・電気自動車 ホンダ Honda e 8.0（km/kWh） ガソリン車 ホンダ ステップワゴン 9.21（km/L）= 3.07（km/kWh） 以上の情報から、電気自動車の方が2倍以上燃費が良いことが分かるので、私は電気自動車の方が良いと感じました。
A.・材料の電気伝導について学んだ。 ・送電に伴う電力ロスについて調べた ・今回選んだケーブルは架空配電線で6600V CVTです。 選んだ家電はIH調理器です。 米沢変電所から自宅までの距離は約4kmで、銅0℃での抵抗率は、1.55×10-8Ω?mであるから、公称断面積100mm2を使うと 1kmあたりの電気抵抗は、0.155Ω/kmです。 卓上IHの消費電力は1.4kWなので、これを6.6kVで割る。すると、卓上IHの使用によって架空配電線を流れる電流は0.21Aとなる。 架空配電線の電気抵抗は 4km×0.187Ω/km＝0.748Ω 発熱は電気抵抗に電流の二乗をかければよいから、0.748Ω×0.21A×0.21A=33mW。 これは小型のLEDライト点灯10回分に相当する電力です。
A.・電流、電圧の測り方について学んだ。 ・電気用図記号や配線用図記号 ・電源Eの電圧を3VDCとする。ニクロム合金の抵抗率を、107.3μΩcmとする。ニクロム線の直径が0.35φとすれば、断面積は断面積は0.0961625mm2、長さが1mとすれば、ニクロム線の電気抵抗は11Ωとなる。 電圧は、抵抗尺に張ってあるニクロム線の電気抵抗は長さに比例するため、みの虫コードをつなげたところまでの長さに相当する電圧が得られる。 V = V0 * l / l0 と表すことができる。 資料を読み込んで考えましたが、ここまでしか分かりませんでした。
A.・電池式の書き方と電極の呼び方について学んだ。 ・等電位線と電力線を実際に描いた。 ・課題添付のファイル参照
A.・電気分解やメッキのことについて学んだ ・メッキについて調べた ・表面処理の一種で、金属または非金属の材料の表面に金属の薄膜を被覆することをいう。
A.・電池の起電力について学んだ ・電極近傍の電位プロファイルを描いた ・私たちの班は、ニッケル亜鉛電池について調べました。 ニッケル亜鉛電池は、以下のように表されます。 Zn/ KOHaq KOHaq / NiOOH ニッケル亜鉛電池の電池電圧は1.5V、電極間距離は1cm、導電率は500であることが分かりました。 正極の起電力が約1Vで、負極の起電力が約ー0.76Vです。
A.・分解電圧について学んだ ・水分解のエネルギー変換効率 ・水を電気分解して水素を作る場合、現在の電解効率は約60?70% で、得られた水素を燃料とする燃料電池の発電効率はPEFC（固体高分子型）で約40%、SOFC （固体酸化物型）で約50%である
A.・様々な測定法について学んだ ・電気化学測定法を調べた。 ・電気化学測定法は、電池やめっきの基礎となる電気化学という学問を基礎として、溶液中のイオンや残留物質を定量・定性分析する手法です。
A.・センサーと情報変換の工業製品への応用を学んだ ・電気化学センサーを説明する。 ・ｐHメーターをえらんだ。 ｐHメーターは、pHガラス電極と比較電極の二つの電極を用いて、それぞれの電極の間に生じた電圧を図ることで、溶液のpHを測定している。薄膜の内側と外側にpHの異なる溶液があることによって、薄膜部分にpHの差に比例した電圧が発生する。一般的な測定方法として、pHガラス電極の内部液にはpH7の液体を使用し、溶液が25℃のとき、2つの溶液のpHが1違うと、約59mVの起電力が生じる原理である。
A.・表面処理とアノード酸化について学んだ ・アノード酸化膜の機能について調べた。 ・アルマイト電線を選んだ。アルマイト電線は、電気化学処理により表面に絶縁膜を形成させたアルミニウム線材のことである。 工程としては、枠吊り→脱脂→エッチング→スマット除去→陽極酸化→電解着色→水洗い、枠外し
A.・印刷とフォトリソグラフィーについて学んだ ・電位pH図を描いた。 ・チタントレイ方式 コンクリート中の鉄筋は、強アルカリ性の中にあることで不動態被膜「保護皮膜」で覆われて腐食しない。しかし、海水などの塩分が染みこむと、この保護皮膜が破壊され、鉄筋を腐食する。このような場合、コンクリート面に陽極材を取り付けてここから直流電流を鉄筋に向けて流すと鉄筋の腐食を停止することができる。
A.・一次電池と二次電池について学んだ。 ・電池の最大エネルギー密度について調べる。 ・重量エネルギー密度、体積エネルギー密度共に金属空気電池が最大である。
A.・バイオと光、自然との共生について学んだ ・泳動速度を求めた。 ・銅イオンを選んだ。 銅イオンの移動度は4.7×104 cm2/Vs 水溶液中の銅イオンの極限当量イオン導電率は45.3 S/cm/(eq/cm3)である。 1mol/Lの導電率は、0.0453 S/cm=A/cm2/(V/cm)である。 よって1mA/cm2のときの電場は、0.0221V/cm 銅イオンの泳動速度は、1038cm/sとなることがわかる。
A.・エネルギーと情報について学んだ ・電気を大切にしようという旨のポスターを作成した。
A.
A.
A.
A.
A.はい。
A.2023_07_26 11_39 Office Lens.pdf
A.身近なモノに銅があると考えた。 教科書によれば、銅は１トン製造するのに284キロワットアワー必要である。1キロワットアワーでは3521g製造できる。10円玉は4.5gであるため、だいたい782枚つくれる計算になり、7820円分である。
A.私が選んだ車はトヨタのマークXです。レギュラー1リットル9.5km走ります。ガソリン1リットルが10kwhなので、だいたい電費が0.90km/kwhになりました。 電気自動車とガソリン車ではまだまだガソリン車の方が有益だと考えます。やはり、エアコンなどを使う電力等を考えるとガソリン車はモーターで得た熱を利用したりするため、ガソリン車の方が良いと考えます。
A.私が家電として選んだのは800Wの電子レンジです。800を6.6kVで割ると架空配電線の流れる電流は0.12Aとなります。米沢変電所から山大までおおよそ5kmのため、0.187Ω/kmを使うと電気抵抗は0.935Ωとなります。よって、1kWhでのエネルギー損失は13mWhと考えられます。
<!-- 課題 課題 課題 -->
<li>
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/WebClass/WebClassEssayQuestionAnswer.asp?id=177'>
<q><cite>
■総まとめ（エネルギー化学2023R05）
</q></cite>
</a>.
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID=11273'>
エネルギー化学
<a/a>・
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=0'>
</a>
</li>
<!-- 課題 課題 課題 -->
大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
