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.
A.未解答
A.①灰汁や肥料についての話、ハーバーボッシュ法がどのような仕組みなのかについて学習した。 ②最新工業化学のプラント記号について調べた。バルブを表す記号は向かい合った二つの三角形のような形をしている。 ③ハーバーボッシュ法の特徴は、一回の反応でのアンモニア生成率が低いため、未反応の窒素と水素を回収・再循環させる点にある。エネルギー消費は大きいものの、人工的に窒素固定を行う手段として極めて重要であり、20世紀の人口増加と食糧生産を支えた技術である。ハーバーボッシュ法は、化学工業史において最も影響力のある発明の一つとされている。現在でも世界中のアンモニア生産の大部分がこの方法によって行われている
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A.①苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)、ナトリウム、カリウムについてや、イオン交換膜法について学習した。 ②アルミニウムを１トンつくる際、15000kWhの電力が必要で、9.24トンの二酸化炭素が排出される。 ③イオン交換膜法は、食塩水を原料として水酸化ナトリウム、塩素、そして水素を製造する電解法である。この方法では、陽イオン交換膜を用いて陽極と陰極を仕切り、ナトリウムイオンのみを膜を通して移動させる。これにより、高純度の水酸化ナトリウムを得ることができ、副反応を抑制する点で従来法より優れている。現在では環境負荷が少なく効率の高い製法として、主流の電解法となっている。
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A.①鉄の冶金について主に学習した。高炉の構造や、コークスの作り方も学習した。 ②フェライト:体心立方格子、オーステナイト:面心立方格子、セメンタイト:Fe3C斜方晶固体 ③鉄鋼の冶金とは、鉄鉱石から鉄を取り出し、さらに鋼として利用可能な性質に加工する一連の工程である。主に高炉を用いて鉄鉱石をコークスとともに還元し、銑鉄を得る。その後、転炉などで炭素や不純物を除去し、所定の成分を調整して鋼を製造する。鉄鋼は強度や加工性に優れ、建設や機械、自動車など幅広い分野で用いられている。
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A.①非鉄金属(アルミニウム、銅、亜鉛など)について学んだ。灰吹き法や電解精錬、溶融塩電解についても学んだ。 ②高峰譲吉は黒部ダムの水資源を用いて発電し、アルミニウム工業を発展させようと考えた。 ③灰吹き法は、金や銀などの貴金属を鉱石から分離・精製するための伝統的な製錬法である。鉛を加えて鉱石を高温で溶融し、貴金属を鉛とともに合金化させる。その後、灰吹き皿上で酸化加熱することで鉛を酸化・除去し、貴金属のみを残す。この方法は古くから用いられ、分析化学や古代の金属精錬にも重要な役割を果たしてきた。
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A.①窯業について学んだ。セラミックにはクラシックセラミック、ニューセラミックスの二種があることも学んだ。 ②電気炉を用いた陶磁器の作り方について調査した。 ③セラミックは、金属と非金属の化合物を高温で焼き固めて作られる無機材料である。耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性に優れており、電子部品や医療機器、建築材料など幅広い分野で利用されている。近年では、ファインセラミックスと呼ばれる高機能タイプも開発され、先端技術に不可欠な材料となっている。
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A.①３Rや廃棄物に関して最終処分場、廃棄物処理法について学んだ。また、半導体についても学んだ。 ②サーマルリサイクルでは日本全体で約1600万トンの二酸化炭素あが排出されている。PCに含まれるレアメタルはネオジム、ジスプロシウム、タンタルがある。 ③半導体は、主に高純度のシリコンを原料として製造される。まずシリコンを高温で精製し、単結晶インゴットとして引き上げる。これを薄くスライスしてウェーハを作成し、表面を研磨・洗浄する。その後、フォトリソグラフィーやイオン注入、薄膜形成などの工程を繰り返して回路パターンを形成する。最終的に配線や封止を行い、電子部品として完成する。
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A.①ユーティリティ、用役(用水、電気、ガス、圧縮空気、水蒸気)、各種発電方法について学んだ。 ②変圧器鉄心に使用される磁性材料はケイ素銅であり、特性は高い飽和磁束密度、安価で加工性がよい。 ③火力発電は、石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料を燃焼させて水を加熱し、高温高圧の蒸気を発生させる仕組みである。この蒸気でタービンを回転させ、その回転エネルギーで発電機を動かし電気をつくる。発電効率が高く、安定した電力供給が可能なため、現在も主要な発電方法の一つとなっている。
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A.①繊維に関連するものついて学んだ。ビスコースレーヨンの作り方、カーボンファイバー、グラスファイバーについても学んだ。 ②カーボンファイバーの原料や製造工程について調査した。 ③ビスコースレーヨンは、天然のセルロースを原料として化学的に再生された繊維である。まず木材パルプなどから得たセルロースをアルカリで処理し、二硫化炭素と反応させてビスコース液を作る。この液を細いノズルから酸性の溶液中に押し出すことで再びセルロースが析出し、繊維となる。柔らかく吸湿性に優れ、衣料や衛生用品などに広く利用されている。
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A.①自動車について学んだ。エンジンの仕組みや種類、それに伴う燃料の使い分けについても学んだ。 ②ランキンサイクルについて調査し、ボイラー、タービン、復水器、ポンプで構成されていることがわかった。 ③内燃機関は、燃料をシリンダー内で燃焼させ、その爆発的な力でピストンを動かし、機械的エネルギーを得る装置である。主にガソリンやディーゼル燃料が使われ、自動車やバイク、発電機などに広く利用されている。構造がコンパクトで高出力が得られることが特徴であるが、排出ガスによる環境負荷も課題とされている。
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A.①塗装技術と印刷技術について学んだ。印刷の種類についても学んだ。 ②凸版印刷の原理、製法について調査した。 ③感光性材料は、光を受けることで化学反応を起こし、性質が変化する材料である。主に写真フィルムや印刷用の版、半導体製造のフォトレジストなどに利用される。光の照射によって溶解性が変化することで、画像や微細パターンの形成が可能となる。高い精度と感度が求められる分野で重要な役割を果たしている。
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A.①七夕に関連して五色の短冊の意味や塗料について学んだ。また、液晶や有機ELについても学んだ。 ②緑色は500?560程度の波長で、色素にはクロロフィル、フタロシアニングリーンなどがある。 ③染料と顔料の違いは、素材への定着方法と性質にある。染料は水や溶剤に溶けて繊維などに染み込み、化学的に結合して着色する。一方、顔料は水などに溶けず、微粒子として素材の表面に付着して着色する。染料は鮮やかだが耐光性や耐水性に劣ることがあり、顔料は耐久性に優れるが発色がやや鈍い場合がある。用途や目的に応じて使い分けられている。
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A.①照明の歴史や、マッチ、燧石(火打石)、ライターなどについて学んだ。圧電についても学んだ。 ②マイクの音量デバイスには、オーディオインターフェース、ミキサー、マイクプリアンプ、デジタルレコーダーがある。 ③スピーカーは、電気信号を音に変える装置である。電流がコイルに流れると磁場が発生し、固定された磁石との間で力が生じる。この力でコイルに取り付けられた振動板が前後に動き、空気を振動させることで音波が発生する。音の大きさや高さは電気信号の強さや周波数によって変化する。
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A.①食品の大量生産について、蕎麦、カップラーメン、ビールを例に学んだ。 ②キムチの保存容器にはステンレス、ホーロー、ガラス、合成樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン)が適している。 ③ソフト麺は、小麦粉に水と食塩を加えて練り、製麺機で麺状に成形した後、加熱して半生状態にした麺である。成形後の麺は蒸気や熱湯で加熱処理され、食感を保ちながら保存性を高める。その後、適度に冷却されて包装され、学校給食などで使用される。調理時は温めるだけで食べられるため、手軽に提供できるのが特徴である。
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A.①人間が生産活動を続ける理由について学んだ。 ②モノづくりの方法をどのように後世に伝えてきたかについて、ノウハウが書かれた書物を発行することが適切ではないかと考察した。 ③保存食を作る理由は、食材を長期間保存し、必要なときに安全に食べられるようにするためである。食料の供給が不安定な時や災害時にも備えられるほか、季節に関係なく食品を利用できる利点がある。また、食品ロスの削減や、効率的な流通・備蓄にも役立っている。
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A.予習報告書として指定の教科書を３冊購入した。
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A.
A.未解答
A.
A.未解答
A.
A.未解答
A.はい 自分の属している学部的に工業に関連する企業に就職する可能性が高いため、この授業で得た知識を忘れることなく生かせるようにしていきたい。
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A.①石炭とは昔のエネルギー源であり蒸気機関を動かすために必要不可欠のものだった。現代において石炭は火力発電に用いられており、我々の生活を支えている。産業革命において動力を手に入れたことによるメリットは、まず物事の効率化を行うことが可能なった。具体的には、工場の仕事を自動化することによって時間を有効活用できるようになったのである。次に人員を削減することができるようになった。人員を削減することによるメリットは余った人員で別のことができ、また大量生産が可能となったことである。しかし動力を手に入れられた反面、デメリットとして黒い霧などの環境破壊が進んでいたことが挙げられる。これらのことから、産業革命によって人々の生活は向上したのだが環境に負荷をかけないためにも、必要なものを選別し見極めて商品を製造していくことがこれからの産業には必要になってくるのである。 ②あってよかった工業製品としてエアコンについて調べた。 ③昔は打ち水や風鈴などで涼を感じられたが昨今では地球温暖化によって涼を感じる余裕はなく、命に関わるほどの気温になっている。そこでエアコンは日本だけではなく世界各国で熱中症などの危険にさらされることが少なくなった。
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A.①化学肥料とは。肥料の原材料には窒素、カリウム、リンなどが含まれる。この中の窒素は、ハーバーボッシュ法を用いて製造に利用されている。教科書に記載されているハーバーボッシュ法のプロセスを見てみると、プラント記号が使用されていることが分かる。あらゆる製造プロセスにおいて、プラント記号は欠かせないものであり。工学部出身の人間はこれらの記号について、ある程度の知識を身に着けていることが望ましい。 ②平常演習として、プラント記号を覚えるために教科書からプラント記号の書き取りを行い、意味も併せて調べた。また、１０００気圧を実現するための方法についても調べた。１０００気圧は、化学肥料を製造するために欠かせないハーバーボッシュ法を行うために必要な圧力である。反応釜として使われる小型のレトルト釜について調べた。レトルト釜には蒸気式と熱水式があり、これらで殺菌が行われることが分かった。 ③肥料がどんな物質で構成されているか、また、その製造プロセスについて復習した。ハーバーボッシュ法のプロセスについても復習した。主要なプラント記号についても、意味とその様式を復習した。
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A.
A.未解答
A.①バッチ生産からフロー生産への理由やそれらの歴史や背景について、具体的にどのようなことがあって変化していったのか話し、鉄鋼について鉄鋼材料の種類やそれらの使用されているものな歴史の中でどのように変化していき、それらで作られたものができてあったのか話し、ステンレスと合金の違いやそのメリット、デメリット、それぞれ使われるものとその理由について話し、石炭 と 炭素材料の種類や歴史について話した。 ②鉄の状態図について調べた。 ③復習の内容 今回の講義では工業製品の材料の部分に焦点を当てていて、その種類や歴史について学んだのでその復習として具体的にどのような材料で作られているのか身近なものについて調べた。また、鉄の状態図について調べたのでその状態図がどこでどのような状態なのか理解できるようにした。そして他の材料でも状態図がどのようなものなのか調べた。
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A.①銅やアルミニウムなどのことを非鉄金属といいます。モーターやコイルには銅線のコイルが必要です。過去には銅を採掘する際に鉱毒事件が起きるなど、重金属は毒性のあるものが多いです。鉄や銅、アルミをベースメタルというのに対して、リチウムなどはレアメタルとよばれます。高峰譲吉は別名侍化学者とも呼ばれた人で、アドレナリンの研究やジアスターゼの開発に貢献しました。 ② 高峰譲吉の業績としてはアドレナリンの発見が挙げられ、アナフィラキシーの応急処置用の注射に使われている。現在では病院の常備薬にもなっている。またアルミニウムの工業発展については黒部川の水利権申請やアルミニウム株式会社を設立などが挙げられる。 ③タカジアスターゼについて調べた。効能としては消化酵素の働きで、食物の消化を助け胃腸の負担を軽くすることができる。また現在は、タカジアスターゼは医療用薬品としては販売されていないが、その成分は今も新タカヂア錠や第一三共胃腸薬などに使われている。
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A.①火を利用することは私達人類にとって重要で、石器を使うようになると、火を使って材料を硬くすることを発見し、土を使って自由に形を保存できる土器を作るようになりました。薪での炎は約700度ですが、より硬い器を作るため高温で焼き上げる必要がありました。そこで窯の中で燃焼速度上げて1200度の温度を手に入れました。 現代の窯業はJIS規格に基づいており、IC基板の製造工程では寸法精度が高いファインセラミックスが使われています。ケイ素と酸素の結合は共有結合とイオン結合の中間であり、これがガラスや多彩なセラミックス材料を生み出します。 ②セラミックスを選び、その技術は電気炉と燃焼炉である。電気炉は抵抗による加熱で1800度の高温によるもので、燃焼炉は液体やガス燃料による直接・間接加熱である。 ③選んだ製品はセラミックである。この製造には、電気炉や燃焼炉が使用され、電気炉に着目して調べた。電気炉は抵抗式加熱、アーク式加熱、誘導式加熱などの方式があり、高い温度制精度が可能であるこの方式により、熱処理において重要な均一な温度分布を提供することができる。
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A.① 製品の原材料・部品の調達から販売に至るまでの一連の流れをサプライチェーンということが分かりました。東和薬品が上山にできた理由について、様々な場所に工場があることで、地震が起きた時などにも、供給が止まらないようにするためだと分かりました。2社購買は、サプライチェーンが寸断されてももう一社のほうから資材を調達することができ、リスクヘッジが行えるというメリットがあることが分かりました。 ②私たちのグループは工業製品として、パソコンを選び、パソコンに含まれるレアメタルとして、リチウムを選びました。パソコンとしてMac Bookを選ぶと、高さ1.55cm、幅31.26cm、厚さ22.12であり、体積は26333mLであり、パソコンに含まれるリチウムは、ネットより0.5~2.0gであるので、1.0gと仮定して計算すると、リチウムの体積は、0.535g/mLとなり、リチウムの原子量は6.941より、 0.535×6.941=3.713mol と計算出来ました。 ③復習として、サプライチェーンの意味を覚えました。
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A.①講義では、エネルギープラントとエネルギー源について学んだ。エネルギープラントとは、火力や原子力などでエネルギーを生産するプラント設備を指し、これには製造設備、処理設備、電気設備、配管など複数の設備が含まれる。廃棄物の再利用や処理を行う「環境プラント」も存在し、地球環境の維持を目的としてる。エネルギー源には石炭、石油、原子力、再生可能エネルギーがあり、特に太陽光発電が注目されている。太陽光発電は太陽光を電気に変換する技術で、再生可能でクリーンなエネルギー源である。しかし、初期費用の高さ、天候依存性、エネルギー密度の低さが課題である。これに対し化石燃料は高エネルギー密度で効率的ですが、環境への影響や枯渇が懸念されています。原子力は高い発電能力を持ちますが、放射性廃棄物の処理が課題となっている。 ②パワープラントを支える材料のサプライチェーンについて調べた 。 ③パワープラントを支える材料として、鉄塔の山形鋼のサプライチェーンについて調べた。鉄やスクラップなどから、以前学んだ製鉄を経て鋳造、圧延していることがわかった。
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A. ①繊維について学んだ。植物、動物、鉱物繊維など様々な繊維があることがわかった。エジプト文明は麻、メソポタミア文明は羊毛、インダス文明は綿、中国文明は絹が発展した。江戸時代にコウゾの代用品として使われていたミツマタが明治以降盛んに使われるようになり、現代では、和紙原料として、コウゾ、ミツマタ、ガンピがその代表的なものとなっている。このほか、桑、稲ワラ、麦ワラ、竹などが製紙原料として使用されたことがあることがわかった。 ② 今私たちが身に着けている洋服繊維について調べた。 ③ ポリエチレン繊維は、乳白色のポリマーで、水より軽い。また、電気的性質、耐薬品性、耐寒性、耐衝撃性などにも優れた特性を持っている。 ポリエチレン繊維には大きく分けて2種類が存在する。 汎用ポリエチレン繊維と超強力ポリエチレン繊維の２つがあることがわかった。
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A.① 今回の講義では、熱エネルギーについて学んだ。熱エネルギーは温度が高いところから低いところへ移動し、移動の方法には伝導、対流、放射の3つがある。導電率が高い金属は熱伝導度も高く、工業製品に利用されています。例えば、アルミニウムは高い熱伝導度を持ち、エアコンの室外機のフィンなどに使われている。また冷媒についても学び、冷媒は気化熱と凝縮熱を利用して熱を運び、冷蔵庫やエアコンに使用されています。フロンはオゾン層を破壊する温室効果ガスとして知られている。さらに、飽和蒸気圧についても学んだ。これは特定の温度で空気中の水蒸気が凝縮せずに存在できる最大の圧力で、雲が形成される際に重要な役割を果たした。また、逆カルノーサイクルについても学んだ。これは理論上最も効率の高いサイクルで、エアコンや冷蔵庫のヒートポンプなどで応用されている。エネルギー移動のメカニズムや物理法則を理解することで、私たちの生活や産業における応用が見えてきた。 ②今回の発表では 熱サイクルとその応用について調べてみようであった。 ③スターリングサイクルについて調べた。
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A.①印刷技術の発明は文字の大量生産を可能にし、情報の記録を低コストで実現しました。印刷技術の進化により、書籍や図書が大量に生産され、産業革命以降は動力を使った印刷機が登場し、雑誌や新聞が普及しました。しかし現代において人々は紙の代わりに電磁波を使うようになり、無線通信や放送が発展しました。電磁波は紙と違って手に取ることはできませんが、文章を伝える手段として重要な役割を果たしています。 ②バイポーラICについて調べた。 ③ フォトリソグラフィを用いて作られる代表的な半導体製品で高速・高電流対応が長所、フォトリソグラフィエ程が多く、コスト高や環境負荷が課題である。
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A.未解答
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A.未解答
A.①容器は時代によって材料が変化してきた。江戸時代より前まではセラミックス材料が主流のカメでビールを貯蔵してきた。次に江戸時代に入ってからは大航海時代が始まったという時代背景もあり木材または竹材が主流の桶が主流となっていた。最後に昭和に入ってからは大量生産することが目的となり次第にステンレス製の金蔵材料に変わっていったのである。またお酒を製造する際にはずっとタンクに貯蔵をしていないといけないことから、精密に容器を製造することが求められてきた。またビールを鋳造する際バッチ生産と呼ばれる流れを一時やめて反応層で一括処理をするという方法がとられる。このような場合反応に影響がなく漏れの心配がない金属製の容器が用いられることが多いのである 。 ②今回のグループワークでは、食品の保存容器と保存環境を調べた。食品として日本酒を選んだ。 ③日本酒は茶色や褐色の瓶に保存すること、5?10℃ほどで冷蔵保存する事、瓶をたてて保存することが大切である。 授業時間外では、加工プロセスについて調べて学んだ。加工プロセスにはフロー生産とバッチ生産があり、ビールの醸造や製薬などではバッチプロセスが用いられる。フロー生産は石油精製のようなものに用いられる。
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A.①人がものを作る理由について学びました。産業の発展が私たちのしたいことを実現させてくれたのだと思います。私たちがしたいことの実現が様々な形で叶えられています。それはより美味しいもの、よりいいものという欲望により今の産業の発展があるのだと思いました。 ②どのようにしてモノづくりを伝えてきたかを調べた。 ③日本刀の作り方の伝承方法について調べた。主に徒弟制で師とする人を見て覚えたり口で伝えてきた、その他には文字としてマニュアル化して書物として伝えてきたことを学んだ。
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A.
A.未解答
A.
A.未解答
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A.未解答
A.
A.未解答
A.はい。 私はこの授業を受けて、自分の知らないことがたくさんあることを知った。また、言葉を知っているだけで、どういうものか知らないものが色々あったことも感じた。これからは、簡単な知識だけで終わらずにどういうものか知ろうとする深い探求心を持って学んでいきたい。
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A.①産業革命以降の歴史について学んだ。紡績や蒸気機関が主に産業革命以降にでてきた重要な技術であると分かった。鉱石ラジオといいゲルマニウムなどのダイオードを使って作られたラジオについても触れた。1つのものを作るのは工芸品、量産できるモノは工業製品といいどのようにして量産していくかが大切であると分かった。②あってよかった工業製品について自動車について議論した。車はタイヤ、エンジン、シート、ガラス、塗料などで構成されている。1967年にフランスのニコラジョセフ氏によって初の蒸気自動車が開発され、1885年に初のガソリン車が誕生したなどの歴史について議論した。エンジンの仕組みはガソリンと空気を爆発させてエネルギー動力に変換していると議論の中で分かった。③産業革命以降の工業の歴史は18世紀後半のイギリスでの綿工業を皮切りに、蒸気機関の導入による機械化により大量生産が始まり交通機関の発展に繋がった。その後の第2次産業革命では石油や電気をエネルギー源とする重化学工業へと移り変わっていった。
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A.①主に肥料について学んだ。肥料には様々なものが含まれているが窒素が最も重要であると分かった。そのため窒素を得ることが重要であるため肥料を作るための肥料源として窒素の作り方を学んだ。昔は日本では芝から欧米では蚕から窒素を手に入れていた。現代ではハーバーボッシュ法によって空気中からの窒素の固定ができるようになり3H2＋N2→2NH3という反応を使うようになった。②プラント記号について誰も知らなかったため調査して議論した。プラント記号において複線は機械連結を示していることが分かった。実例としては油はポンプとモーターを連結する回転軸であることを図として示すときに複線を使って表すために使われていると議論した。③肥料には窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄などが含まれており、窒素は葉や根の成長を促進して光合成を助ける効果があると分かった。芝から窒素を取り出すためには芝を刈り取ったあと乾燥させて堆肥化することで、窒素を手に入れていると分かった。プラント記号とは、工場などの設計図や配管図に使われる配管やパルプなどで表される図記号のことだと分かった。
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A.①水酸化ナトリウムは苛性ソーダとも言うと分かった。流線塩を石灰や木炭と赤熱して炭酸ナトリウムと硫化カルシウムを作るルブラン法について調べた。日本では水酸化ナトリウムイオン交換法によって作られていると分かった。電解は原料に食塩水溶液が用いられて、水酸化ナトリウムとともに塩素と水素が得られると分かった。灰汁抜きはKCO3によって灰汁抜きをすることができると分かった。②工業製品の二酸化炭素排出量を調べて議論した。アルミニウムの製造について調べて1トン作るのに9.24トンの二酸化炭素を排出しているとわかりとても二酸化炭素排出量がおおいことについて議論した。14000から150000キロワットの電力を消費すると調べた。アルミニウムの製造は陽極、電解よく、アルミニウム、陰極の層になって製造されていると調査して分かった。③炭酸カリウムによって灰汁抜きすることができるのは炭酸カリウムはアルカリ性を示す化合物であり、そのアルカリ性によって山菜などに含まれている灰汁の成分であるシュウ酸やタンニン、サポニンなどを中和・溶解し、除去しやすくなるためだと分かった。
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A.①冶金について学び鉱石から金属にすることに着目した。特に鉄について製造の方法について学んだ。固体であるため層状であると分かった。石炭だと不純物を多く含むため、より炭素を多く含むコークスを利用して1500℃まで加熱して鉄を製造していると分かった。木炭は木を乾留して作っていると学んだ。グラファイトは日本語で材料名は黒鉛といい鉱物名は石墨と言うと分かった。②鉄の相図について調査し議論した。炭素の量によってオーステナイトや黒鉛などが使われそれによって温度は大きく変化すると分かった。７００℃ではフェライトだと分かった。固相線や液相線などによって鉄の相図は分けられていると分かった。③冶金とは、鉱石などの原料から有用な金属を採取、精製、加工して、実用的な金属材料や合金を製造する技術のことだと分かった。具体的には、鉱石から金属を取り出す「採鉱冶金」と、金属の性質を変化させたり、合金を製造する「製造冶金」に分けられると分かった。相図は物質や系の相と熱力学的な状態量との関係を表しているものであり状態図ともいうと分かった。?
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A.①非鉄について学んだ。生産量の多いものとしてアルミニウムや銅、亜鉛、鉛、シリコンなどがあると分かった。灰吹法について学びました。真鍮は銅と亜鉛の合金であり、銅とスズの合金は青銅であり、銅の融点は1085℃、青銅は990から1030℃、真鍮は900から920℃であり単体の方が融点が高いことが分かった。銅は電解精錬でつくり、アルミニウムはボーキサイトからアルミナをつくりホール・エルー法で970℃に加熱してアルミニウムを作ると分かった。②高峰譲吉について調査して議論した。高峰譲吉は、胃腸薬であるタカヂアスターゼを発明して、アドレナリンを抽出・結晶化に成功した科学者であり日米間の関係にも活躍した人物だと分かった。③灰吹法とは金や銀を鉱石から抽出する際に、鉛を使い、灰の中で加熱して不純物を取り除く製錬方法だと分かった。また合金とは、2種類以上の金属を混ぜ合わせて作られた材料であると分かった。合金は単一の金属である純金属よりも、強度や耐食性、耐熱性などの特定の特性を向上させるのに使われていると分かった。
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A.①窯業について学んだ。電気を使うことによって高温処理を可能にしている。アルミナの油天は2000℃ととても高温である。固体と液体が混ざっている状態はスラリーということが分かった。SiCは半導体としてはバンドギャップ3.0で大きく実用化が難しかったと分かりました。木をコーティングしているのは漆であると分りました。賦活剤について学びました。②窯業によって作られている工業製品として瓦について着目して議論しました。例として石州瓦について調査して1300℃で高温焼成していると分かった。高い耐火度を持つ粘度と釉薬によって作られている。登り窯で房が10から18段で1500℃以上もの高温にすることが可能だと分かった。③賦活剤とは、特定の機能や作用を活性化させる物質のことであると分かりました。炭化ケイ素は半導体材料としてはシリコンよりも高い電圧や電流、動作温度に耐えることができるため次世代のパワー半導体としてとて重要だと分かった。レオロジーとは物質の変化や流動を扱う学問分野であると分かった。
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A.①サプライチェーンマネジメントについて学びました。廃棄物は最終処分場に集められるが空間資源が限られていて破砕にもエネルギーを必要としておりごみの廃棄には多くの要素が必要となっていると分かった。3Rはリデュース、リユース、リサイクルでありごみ問題においてとても重要だと分かった。金は薄くしたり、細くしたりなどの加工がしやすく錆びにくいためとても重要が高いと分かった。②リサイクルで放出される二酸化炭素においてSIMカードについて議論した。1枚のSIMカードには0.0005ｇの金が含まれており、金からは約12.5ｇの二酸化炭素が排出されると議論した。③ごみを減らすためには３Rを意識することが分かった。ごみになるものを減らしたり、再利用や修理をしたり、新しく作りかえることなどの行動が重要であると分かった。工業は採取された資源やその他の材料を加工して製品を生産する産業であり、鉱業は地下から鉱物資源を採取する産業であり違いがあると分かった。
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A.①ユーティリティー、用役について学びました。用水や電気、ガス、圧縮空気、水蒸気、水力、太陽光などがあると分かった。火力発電は熱エネルギーを機械エネルギーに変えており、高温高圧にして海水で冷やしていると分かった。臨界点とは液体と気体のどちらか曖昧な状態であると分かった。ブレイトンサイクルや外燃機関のランキンサイクルなどについて学んだ。磁性材料は常磁性体、強磁性体、反強磁性体、フェリ磁性体の４つに分類されると分かった。固体と固体の接続は点接続になりやすいため平面にして接続することが重要だと分かった。②機能性材料として銅について議論した。銅は高電気導電性であり、機械的強度と柔軟性のバランスがよく、腐食耐性と接続安定性、性能劣化なしで繰り返しリサイクルが可能などのメリットがあると分かった。③ユーティリティーは用役と訳され、プロセスプラントの運転に必要な電気、水、空気や燃料で、人間の生活になくてはならないライフラインと同義だと分かった。ブレイトンサイクルは断熱圧縮、等圧加熱、断熱膨張、等圧冷却から構成される熱力学サイクルであると分かった。
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A.①硫酸の製造工程について学びました。硫化鉱や単体硫黄、排ガス中SO?などからSO?を集めて転化してSO?を吸収して薄硫酸や濃硫酸、発煙硫酸などを製造していると分かった。漂白剤の成分は次亜塩素酸ナトリウムであると分かった。人絹、ビスコースレーヨンについて学んだ。セルロースから糸や布の作り方を学んだ。②セパレーターからグラシン紙、上質紙、フィルムについて議論した。グラシン紙は化学パルプを細かくすりつぶし薄く圧縮したもので、上質紙は化学パルプ１００％であり、フィルムはフィルムに剥離剤をコーティングしたものだと分かった。化学パルプは木材などの植物繊維を化学薬品を用いて処理して得られるパルプだと調査して分かった。③人絹とは人工的に作られた絹糸のような繊維のことだと分かった。ビスコースレーヨンは、木材パルプを原料とした再生繊維の一種で、レーヨンの中でも最も一般的モノであると調べて分かった。セルロースをアルカリ処理でパルプ化することによって繊維状にして糸を作り布を作れると分かった。
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A.①自動車の作り方について学びました。自動車はプレス工程、ボディ工程、塗装工程、組立工程、検査工程の５つの工程に分かれていると分かった。車はガソリン、電気、水素、バイオエタノールなど様々なものを燃料としていると分かった。ガソリン車はガソリンの圧縮比が高いほど燃費が良くなり、電気自動車は充電に時間がかかるなどの特徴があると分かった。オットーサイクルやディーゼルサイクル、スターリングサイクルなどいくつもの重要なサイクルがあると分かった。②ガソリンエンジンであるオットーサイクルについて議論した。吸気工程、圧縮工程、燃焼・膨張工程。排気工程などいくつかの工程に分かれていると分かった。③ディーゼルエンジンに使われているディーゼルサイクルはディーゼルエンジン特有の熱サイクルであり、空気のみを圧縮してそこに燃料を噴射して燃焼させる方式だと分かった。スターリングサイクルはスターリングエンジンで用いられる熱機関の理想的なサイクルで等温圧縮、定容加熱、等温膨張、定容冷却の４つの過程を繰り返すことで熱エネルギーを仕事エネルギーに変換させるものだと分かった。
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A.①電着塗装について学んだ。自動車の防食法として重要なものに電着塗装技術があると分かった。樹脂は水に溶けないため分散することで自動車は鉄が錆びないようにするために樹脂で塗装すると分かった。凸版印刷、（活版印刷）凹版印刷（グラビア印刷）、平版印刷（オフセット印刷）、孔版印刷の４つの印刷方法があると分かった。刷版と印刷という二つの工程があると分かった。4つの中で最も速いのはオフセット印刷、塗膜が厚いのはグラビア印刷だと分かった。②フォトリソグラフィーの製造プロセスについて調査し議論した。前処理として洗浄しHMDSで表面を加工し、スピンコートはレジストウェーハに均一に塗布し、プリベークで１００℃前後で加熱しレジストを硬化すると分かった。③電着塗装とは、被塗物を水溶性の塗料が入った槽に浸漬させ、電流を流すことで塗料を付着させる塗装方法であると分かった。凸版印刷、（活版印刷）凹版印刷（グラビア印刷）、平版印刷（オフセット印刷）、孔版印刷の４つの印刷方法があり近年では、デジタル技術の進化により、SDプリンティングやインクジェット技術などの新たな印刷技術も出てきていると分かった。
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A.①顔料と塗料について学んだ。Zn、Pb、（Hg）、Cｄの共通点は１２属であることが分かった。亜鉛華は昇華によってできるものだと分かった。亜鉛はジンクホワイト、鉛はシルバーホワイト、TiはチタニウムホワイトHgSは朱色など様々な色があり、粉は大きさによって色が変わると言うことが分かった。液晶ディスプレイや偏光子、TFTアレイについても学んだ。②青色について議論した。青色は教科書のカラーサークルでは２４０度であると分かった。R：G：B＝０：０：２５５で代表的な青色であることが分かった。③色度座標とは、光の色を数値で表すための座標であり、具体的にはCIEが定めた色空間におけるｘ、ｙ、ｚの３つで表されると分かった。ＹＭＣＫとはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの総称のことをいい、プロセスカラーはＹＭＣＫの４色のインクを掛け合わせることで、フルカラーを表現する印刷方式のことであると分かった。ＲＧＢとは、光の三原色である赤、緑、青の頭文字をとったもので、ディスプレイやモニターで色を表現する際に用いられる方式だと分かった。
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A.①マッチの頭薬は硫黄、松ヤニ、ニカワなどで構成されており側薬は赤リンと硫黄アンモニウムなどで構成されていると分かった。もし黄リンを用いてしまうと自然発火してしまうと分かった。照明に関して学んだ。圧電素子やスピーカーなどについても学んだ。②イヤホンについて調査して圧電セラミックスたダイナミックスの２つについて議論した。圧電セラミックスとは、電圧を加えると変形し、逆に力を加えると電圧が発生する機能性セラミックスのことであると分かった。ダイナミックスとは一般的に力学や動力学を意味し、変化や相互作用、動きなどの概念を表す言葉だと分かった。③圧電素子とは、力を加えると電圧が発生し圧電効果がおき、逆に電圧を加えると変形する逆圧電効果の性質を持つ電子部品だと分かった。黄リンが自然発火してしまうのは、低い温度で空気中の酸素と反応しやすく、発熱して燃え始めるためだと分かった。特に、粉末状や液状の場合は、発火点が低く、自然発火しやすい性質を持つためマッチには用いれないと分かった。
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A.①カップラーメンの作り方について学んだ。こねる、平たくする、薄くのばす、切出、蒸す、枠詰め、油揚げ、冷却、麺の検査、カップにつめる、スープ&かやくをいれる、内容物検査、フタをする、包装、製品検査、箱詰めと１６もの工程によって作られていると分かった。蕎麦とカップラーメンの作り方で大きな違いは大量生産できるかどうかであることが分かった。またデンプンはα化する必要があるためカップラーメンでは油揚げをしていると分かった。熱の伝わり方は対流、伝熱、拡散など様々な方法があると分かった。②日本酒の保存容器について調査して議論した。主にガラス瓶が多く使われており紫外線は香りと味を劣化させるため注意しなければならないと分かった。日本酒がガラス瓶が使われるのは空気を遮断して長期保存に優れているためだと分かった。③大量生産するためのスケールアップが難しいのは同じ条件を再現することの難しさや、品質と安定性の両立が困難などの要員があると分かった。ガスバリア性とは、フィルムや包装材などが酸素や水蒸気などのガスを透過しにくい性質のことだと分かった。
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A.①カップラーメンが作られた理由は簡単に食べることができるためだと分かった。人は火がないと生きていけないと分かった。昔は黒曜石によってマンモスの皮を剥いで衣服などを作っていたと分かった。②精密金型（プレス金型）について調査して議論した。自動車部品や電子機器の筐体など、多くの工業製品の量産には高精度な金型が不可欠であると分かった。金型は製造業の母と呼ばれ、その加工技術・熱処理技術・組立ノウハウは非常に高度かつ経験依存型であると分かった。現状はベテラン技術者が勘・コツ・経験によって工程を最適化していると分かった。大学や高専と地場企業が連携して教育を行っている分かった。③ヒトがモノを作らなければならないのは生きるため、精神的な充実、文化の発展の３つが考えられる。１つ目の生きるためには食料の確保のためや居住環境の改善、安全性の確保などが考えられる。２つ目は自己表現や記録の保全などが考えられる。３つ目は知識の伝達や社会の構築、アイデンティティの形成などが考えられる。
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A.【書誌情報】人絹（ビスコースレーヨン）発祥の舞台の聖地巡礼をしよう、内藤樹、７月２９日【要旨】人絹（ビスコースレーヨン）発祥の舞台の聖地巡礼として米沢市御成山公園の人繊工業発祥の地石碑の現地を訪れたり米沢高等工業学校本館の認定化学遺産第００５号「ビスコースレーヨン法レーヨン工業の発祥を示す資料」の現物を確かめた。米沢市御成山公園の人繊工業発祥の地石碑は山に位置しており米沢の街を見渡せる位置にあったことから当時の人繊工業が米沢の人々に大きな影響を与えておりかかせないものであったと感じた。米沢高等工業学校本館の認定化学遺産第００５号「ビスコースレーヨン法レーヨン工業の発祥を示す資料」の現物は昔のものなのに現物が残っているのは品質がよくて当時の技術のよさを感じた。【合格に関する根拠】人絹発祥の舞台の聖地巡礼をして、実際に訪れて現物を確かめた。米沢高等工業学校は、化学工業に対して、繊維産業の米沢織の発展に大きく貢献した。1915年頃から人造絹糸（レーヨン）の研究開発に尽力し、国産レーヨンの開発に成功し、米沢が国内有数の人絹絹糸生産拠点ととなる礎を築き、日本の化学繊維産業の発展に不可欠な役割を果たした 米沢高等工業学校本館では実際に使われていた器具や人絹糸など当時のものを見ることができ、技術を感じることができた。
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A.【書誌情報】灰汁抜きして、山菜料理を楽しもう、内藤樹、8月5日、灰汁抜き【要旨】山菜よりも手に入れやすいタケノコと重曹を用いてアク抜くをおこなった。鍋に1000mlの水と重曹小さじ1とタケノコ100ｇを鍋に入れて中火で30分以上茹でた。串が通るほど柔らかくなったら鍋から取り出して冷ました。冷めたら薄切りにして刺身として醤油とわさびをつけて食べた。灰汁抜きをするとえぐみや臭みなどがなくなって刺身として素材の味を楽しめるようになったと感じた。タケノコが重曹によって灰汁抜きすることができたのは、重曹が持っている弱アルカリ性の性質によってタケノコに含まれているアクの成分であるホモゲンチジン酸やシュウ酸などを水に溶けやすくすることができてえぐみを軽減することができるためだと分かった。昔の人は化学的な知識をもっていなくても灰汁抜きをすることができていたのは昔の人の知識のすごさを感じた。【合格に関する根拠】実際にタケノコを重曹によって灰汁抜きすることによって授業で学んだ灰汁抜きを体験することができた。
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A.【書誌情報】準備した教材について報告してください、内藤樹、4月28日、教科書【要旨】現代の電気化学から私が選んだ工業製品はLEDです。これによって蛍光灯は熱を光に変換する仕組みであったことに対してLEDは電気を直接光に変換しているためよりエネルギーを効率的に使うことができるようになった。エネルギーを効率的に使えることによってより工業化学が発展していったと分かりました。最新工業化学より私が出会った、工業製品としての無機材料はセラミックスです。自然科学としての化学はセラミックスの構造や性質について理解することであり、工学としての化学はセラミックスをどのようにすれば大量生産や加工をできるかを考えることであると考えられる。自然科学としての化学について詳しく考えると性質の原因の探求をする化学であり、工学としての化学について詳しく考えると求めている性能の製品を作るための化学だと考える。工場のしくみからは自動車の作り方を選びました。自動車の工程は5つあり、プレス工程、ボディ工程、塗装工程、組立工程、検査工程に分かれている。各工程で自動化が進んでおりロボットが組み立てる範囲が増えてきているが人間のチェックが欠かせない物となっている。【合格に関する根拠】実際に教科書を読んでそれぞれから自分が選んだものについて着目し意見を述べることができた。
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A.
A.未解答
A.はい
A.無機工業化学_まとめ.pdf
A. 化学工業はイギリスで起こった産業革命と密に関係がある。産業革命が起こると大量生産が必要になり、動力源が動物や水車であったものが、蒸気機関へと推移した。紡績業が盛んになり、次亜塩素酸ナトリウムを主成分とする漂白やそれに用いられる苛性ソーダなどが発明される。 グループワークでは、あってよかった工業製品について話し合った。工業製品としては灯りとして用いられる電球が挙げられた。灯りの歴史としては蝋燭、ガス灯、白熱電球、蛍光ランプ、白色LEDの順で発明された。白熱電球はモノを燃やさないで光を灯すことができる初めてのものであり、それまでのものより安全であるのではないかという意見が出た。しかし、現在は利用が減っているという現状があり、それに関しては、エネルギーが熱として放出される分が多く、省エネルギーの観点から利用が縮小されているのではないかという意見もでた。 事後学習では、自然科学としての化学と工学としての化学の違いについて考えた。自然科学としての化学は自然現象や自然の本質や、物質の性質や反応を解明したり証明したりして、基礎的な知識を学ぶ学問であり、工業の化学は、その理学での知識を活用して、産業や生活に役立つように物質を研究したり加工して製品を作ったりする学問であると考えた。
A.無機工業化学_1.pdf
A. 産業革命が起こると、人口が急激に増加する。それにより、食料も大量に必要になる。大量の食料を安定して手に入れるために「肥料」が重要になった。肥料としてよく用いられるアンモニアの工業的な製造方法として「ハーバー・ボッシュ法」がある。この方法には高温・高圧の容器が必要であった。圧力は200～300気圧が必要であるため、蒸気機関を用いて高圧条件を作り出していた。 グループワークでは、テキストに記載されているプラント記号について調べて話し合った。プラント記号として「COS転化器」を選んだ。COS転化器とは、主に、石炭ガス化複合発電（IGCC）のプロセスにおいて、COとH2Oを反応させ、より高効率な燃料ガスであるCO2とH2に変換する装置である。このIGCCとは、既存の石炭火力発電に比べて石炭使用量が少なく、発電効率が高い次世代の石炭火力発電システムのことで、既存の石炭火力発電比で石炭使用量を約20％削減、発電効率48?50%の実現可能性を示すことができた。 事後学習として、1000気圧を実現する方法について考えた。1000気圧を実現するために、水圧を利用する方法がある。GODAC（国際海洋環境情報センター）によると、水中では10m潜るごとに1気圧上昇し、水深1000mで101気圧に到達するとあったため、10000mの深さでは1000気圧を実現可能であり、地球上ではマリアナ海溝のチャレンジャー海淵付近で実現可能であると考えた。
A.無機工業化学_2.pdf
A. 水酸化ナトリウムは工業製品として苛性ソーダとして呼ばれている。苛性ソーダは電解法によって製造され、塩化ナトリウム水溶液を用いてイオン交換膜法が日本では主流となっている。アク抜きとして使用される炭酸カルシウムはルブラン法という、硫酸塩を石灰や木炭と赤熱して炭酸ナトリウムと硫酸カルシウムを作る方法で製造されている。このような化合物は、18世紀までは混合や加熱・加圧というプロセスで製造されていたが、19世紀以降では電気分解は主流になっている。 グループワークではソーダ工業製品の二酸化炭素排出係数を求めて、二酸化炭素の量を減らす方法について話し合った。水素を1t生産するのに必要なエネルギーは55000kWhで、生産によって大気中に排出される二酸化炭素の量は9～12tである。二酸化炭素の排出量を10tと仮定すると、二酸化炭素排出係数は二酸化炭素排出量÷販売電力量で求めることができ、0.18 であると計算できた。排出量を減らすためには、化石燃料を減らす、低炭素化するという意見や、エネルギー効率を上げるという意見が出た。また、森林を増やすことや二酸化炭素の吸収剤を使用するという意見も出た。 事後学習では、電気透析を支える技術について調べた。電気透析装置を用いると、イオン交換膜と電気の働きで溶液中のイオン性物質の脱塩・濃縮・精製・回収が可能になる。陽イオンは陰極側に引き寄せられ、陽イオン交換膜を透過して濃縮室に移動し、陰イオンは陽極側に引き寄せられ、陰イオン交換膜を透過して濃縮室に移動する。この電気透析によって製造される工業製品として減塩醤油がある。これはイオン交換膜を利用した電気透析法を用いて、醤油の塩分濃度を18％から9％まで下げることができる。
A.無機工業化学_3.pdf
A. 鉱石から金属を精製するする方法を冶金といい、精製されたものは鉄鋼と非鉄金属に分けられる。鉄鋼は高炉で鉄鉱石とコークスを層状にして製造される。それは原料が固体であるため、混ぜにくくいため、層状の方が工程を楽にできるからである。また、コークスを用いるのは普通の石炭では不純物が多すぎて1500度まで達せないため、あらかじめ不純物を取り除いておいたコークスを利用している。 グループワークでは鉄鋼の温度と金属組織の関係図をまとめた。温度が700度以下だとフェライトとセメンタイト、温度が高く1600度付近になると液層の構造にになっている。その間の温度で、炭素の含有率が低いとオーステナイトの構造をとることが確認できた。 事後学習では鉄の合金について学んだ。鉄に炭素を微量含んだ鋼のうち、ステンレス鋼を選んだ。用途としては多岐に渡り、家庭用品では、調理器具・冷蔵庫など、建築土木では、屋根材・外壁材など、自動車輸送機系では、燃料タンク・排気系部品など、産業機械では、化学プラント・医療機器などに利用されている。ステンレス鋼の最も重要な特徴は錆びにくいという点である。クロムを含むことで表面に緻密で安定した不動態被膜を形成し、酸素や水分・酸からの腐食を防いでいる。また、強度も高く、さらに低温下での靱性にも優れており、耐熱性・耐低温性にも優れている。表面が滑らかであることから、清掃が容易で、雑菌の繁殖を抑える効果もあるため、医療機器、食品関係の機械の材料として適している。
A.無機工業化学_4.pdf
A. 非鉄金属にはアルミニウム、銀、亜鉛、シリコンなどがある。銀の精錬方法に灰吹法があり、これは鉱石を溶かす段階で鉛または鉛鉱石を投入し、鉱石の中に含まれている銀を鉛に「吸い取らせる」という方法である。また、合金として真鍮や青銅があり、これらは金属を混ぜ合わせることによって融点を下げ加工しやすくしている。真鍮は銅と亜鉛、青銅は銅と錫の合金である。 グループワークでは高峰譲吉について調べた。高峰譲吉は、黒部ダムの建設のために、東洋アルミナム株式会社を設立した。この会社は、日本初となる産業用アルミニウムの製造を推進するために設立された。日本の発展には、産業用アルミニウムの国内生産が急務だったが、アルミニウム精錬には莫大な電力が必要であるにもかかわらず、日本の発電事業はまだまだ未発達であった。そのため、発電所建設から着手しなければならず、水力発電にも好条件が揃う地である黒部川に目をつけ、開発を行おうとした。 事後学習ではビール缶のアルミニウムを電解製造するときの必要なエネルギーと電気代を計算した。アルミニウムの電気量原単位は13400kWh/tである。ビール缶1本のアルミニウムを電解製造するとすると、1本あたり14gのアルミニウムが必要であるから、0.1876kWhである。1kWhあたりの電気代は31円であるため、約6円である。アルミニウムを輸入に頼らなければならない現状を、アルミニウムのリサイクルで補うべきであると考える。アルミニウムはリサイクルが容易で、ボーキサイトから生産するときに比べて、3％ほどのエネルギーで生産できる。そのため、原料も輸入に頼りすぎず、電気量の削減も可能であると考えた。
A.無機工業化学_5.pdf
A. セラミックスとは、金属や有機物を除いた、非金属の無機固体材料の総称である。ギリシャ語が語源、当初は「やきもの」を指す。この工業は、窯業またはケイ酸塩工業とも称される。セラミックスの組成は整数比にはならず、不定比化合物（ノンスナイキオメトリック）である。高品質・高付加価値な半導体のモールドは樹脂ではなくセラミックスが利用されている。 グループワークでは高温加熱技術について話し合った。鉄鋼の製造ではでは高炉や転炉で耐火煉瓦が用いられる。加熱原理はシャトルキンやトンネルキンなどのガス燃焼炉が用いられる。最大到達温度は特殊対貨物の場合、2000度まで、通常レンガの場合は1400～1800度と高温である。そのため、溶けた鉄やスラグと直接触れる部分、非常に高温になる部分は耐火煉瓦が必須で、耐火煉瓦を必要とする。 事後学習ではセラミックスと金属の違いについて学んだ。セラミック材料として窒化ケイ素を、金属材料としてチタン合金を選んだ。窒化ケイ素の密度は3.17g /cm^3、融点は1900℃、熱伝導率は20℃で27W/m?Kである。対して、チタン合金の密度は43.3g/cm^3、融点は1600℃、熱伝導率は20℃で7.5W/m・Kである。以上より、窒化ケイ素は非常に高温の状態でも強度を維持できるため、ガスタービンエンジンなどの高温環境下で使用が必須の部品として利用され、チタン合金は優れた靱性を持つため、飛行機の構造部品である翼や胴体などの衝撃や疲労に耐える必要がある用途で利用される。
A.無機工業化学_6.pdf
A. 工場の原材料工場から消費者までの道のりをサプライチェーンマネジメントという。製品を製造すると、最終的には廃棄物となり、最終処分場へ行くものも出てくる。しかし、空間資源もいずれは無くなるものである。そのために、できる限りの3Rが重要となる。半導体の原料はセラミックス、シリコン、フォトレジスト、金属で、その中でも金はあと8年で枯渇すると言われている。金は錆びなく、25?mの細さにできる金属は金くらいしかないという理由で利用される。 グループワークではリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算した。工業製品としてスマートフォンを選び、それに含まれるレアメタルとしてインジウムを選んだ。インジウムの生産に必要なエネルギーは3600kWh/kgであるから、0.01mgスマートフォンに含まれるとすると、0.01×10^-3kg×3600kWh/kg＝0.036Whである。また、二酸化炭素の排出量は0.036Wh×0.45kg-CO2/kWh＝16.2mgである 事後学習では、サプライチェーンとライフアセスメントについて学んだ。工業製品としてガラス瓶を選び、ガラス瓶の本体は硅砂、ソーダ灰、石灰石が原料である。硅砂は石英という鉱物資源からなる。石英は地殻の至る所にあり、花崗岩に広く含まれている。また、砂浜の砂粒や砂漠の砂の主成分である。石英が砂浜や砂漠の砂の主成分になっている理由は、硬い石英は風の影響を強く受ける場所でも、風化しにくいため、主成分として残っている。石英を採掘する際の労働負荷として、肺がんや珪肺が挙げられる。これは、石英に含まれる二酸化珪素やシリカを吸入することでシリカ肺癌を引き起こしたり、有害な化学物質である微粒子シリカ粉塵の沈着によって起こる長期進行性の肺疾患である珪肺を引き起こしたりする。
A.無機工業化学_7.pdf
A. ユーティリティ設備とは用水、電気、圧縮空気、水蒸気、ガスなどのインフラを供給する設備のことである。電気の供給方法は、火力や原子力などを用いて電力を供給すると、資源の枯渇がデメリットであるが、質力を自由に変更できるというメリットがある。水力や太陽光などを用いると、再生可能でエコというメリットがあるが、天候に左右されるというデメリットがある。発電機では磁性材料が利用される。磁性体にはフェロ磁性、フェリ磁性、反強磁性、常時性、反磁性がある。 グループワークではパワープラントを支える材料のサプラーチェーンを辿った。工業製品としてシリコンを選んだ。シリコンは二酸化珪素から製造する。二酸化珪素を電気炉の中で木炭とともに加熱・融解する。この作業には大量の電気を要する。この作業によって金属珪素を製造する。高純度化し、インゴット引き上げを行い、ウエハー製造およびIC・太陽電池への加工を行う。シリコンの物性としては、バンドギャップが約1.12eVで、結晶構造はダイヤモンド型である。 事後学習では工場内の発電設備について調べた。発電所を所有する工場としてLIXIL株式会社を選んだ。5拠点での工場で太陽光発電設備を導入している。製品製造時の原材料であるアルミの製造に膨大な電力を使用するため、太陽光発電では青天時に年間エネルギー消費量の30％を、既存メガソーラーの非化石価値と組み合わせると100％使用エネルギーを再生可能エネルギーに転換することができる。
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A. ビスコースレーヨンは人絹とも言われ、原材料は木材パルプである。木材パルプに含まれるセルロースを濃苛性ソーダでアルカリセルロースに、そこへ二硫化炭素を反応させることでセルロースキサントゲン酸Naに、さらに奇苛性ソーダを反応させてビスコースを得る。ビスコースを希硫酸で凝固再生し繊維にしたものがビスコースレーヨンである。 グループワークでは繊維から作る工業製品に使われる無機材料について調べた。繊維から作る工業製品としてペーパーラインド方式乾電池を選んだ。原材料は亜鉛で、繊維工業製品である紙は、セパレーターとして利用されている。セパレーターは電解液を保持し、イオンの行き来をスムーズにする役割と、電池反応の生成物は行き来ができないようにし、ショートを防ぐという役割がある。 事後学習では紙についてのサプラーチェンを調べた。製紙は、生活への貢献として情報伝達の基盤になり、印刷用紙を供給し、教育や文化、ジャーナリズムが成り立ち、知識や情報の共有が促進される。衛生ではトイレットペーパーやティッシュペーパーなどの衛生維持に関わる家庭紙を供給している。アルカリ性蒸解の工程は、木材を白液と呼ばれるアルカリ性の薬品とともに高温高圧の蒸解窯に入れ加熱し、リグ人を溶解し、セルロース繊維から分離する。そして、分離されたパルプを洗浄する。漂白は高音高圧下で酸素と苛性ソーダを用いて残存リグニンを分解し、アルカリを用いてリグニンや着色物質を溶解・除去する。二酸化塩素を用いてさらに残りのリグニンや直色物質を除去し、過酸化水素水を用いて漂白する。
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A. 燃料電池は白金などの希少金属を利用するため、コストがかかる。しかし発電効率が60％程度で、火力発電の40％と比べて高いというメリットがある。内燃機関とは燃料を中で燃やして、その力で機械を動かすエンジンのことで、吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気というプロセスがある。内燃機関の熱力学サイクルはオットーサイクル、外燃機関はスターリングサイクルである。 グループワークでは熱サイクルとその応用について調べた。熱サイクルとして逆ランキンサイクルを選んだ。逆ランキンサイクルは、外部からの仕事を使って低温の熱源から高温へ熱を移動させるサイクルである。このサイクルを使った工業製品として、エアコン、冷蔵庫、ヒートポンプ給湯器がある。 事後学習ではハイオクガソリンのメリットとガソリンのサプライチェーンについて学んだ。オクタン価とはガソリンのノッキングに対する抵抗性を表す数値で、セタン価とはディーゼルエンジンの自己着火をのしやすさを示す数値である。はイオンガソリンをレギュラーエンジンに給油したとしても、安全性に問題はないが、性能向上はないとされる。ガソリンのサプライチェーンは、原油を産油国から輸入し、原油を熱分解・分留してガソリンや軽油などの種類に分けて精製する。貯蔵し配送し、ガソリンスタンドで販売する。
A.無機工業化学_10.pdf
A. 印刷方法には凸版印刷法、凹版印刷法、孔版印刷法、平版印刷法の4つがある。早く印刷できるかを目的としており、産業革命によって蒸気機関が発明されてからはロールtoロールの方法によって速く・大量に印刷物を生産することが可能になった。孔版以外はロールtoロールに切り替え、特に平版印刷法は早く切り替えられた。印刷とコピーの違いは、印刷は版を一回作るが、コピーは紙に転写された樹脂を加熱して紙に密着させる。 グループワークではフォトリソグラフィーの製造プロセスを調べた。フォトリソグラフィーは半導体や微細加工技術に用いられ、光を使った微細パターンの形成技術である。プリント基板に用いられ、これはガラス繊維と樹脂でできた絶縁体である。半導層とレジスト層という基本構造を持っており、シルク印刷される。電気的接続の機能を持っており、CPUやSoCなどの製品に用いられる。プリント配線基板の課題としては、電子機器の小型化によって高密度で高性能なものが求められているということである。 事後学習ではコピーにおける光伝導体の役割について学んだ。コピーは、帯電・露光・現像・転写・定着のプロセスがある。帯電で、光電導体という、光が当たると電気抵抗が著しく減少し電動性が高まる性質を持つ材料を用いる。光電導体の原料にはセレン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、硫化鉛などの無機材料と有機材料を用いた有機感光体がある。光電導体の製造方法は、導電性のある筒状のドラムを用意し、無機材料の場合は場合は物理気相成長法を用いてドラムの上に光伝導材料の薄膜を形成させ、有機材料の場合は勇気材料を溶媒に溶かしてドラム状に塗布することで、層を形成させる。その後必要に応じた後処理と検査を行う。
A.無機工業化学_11.pdf
A. 顔料と染料について、顔料は溶剤に溶けない着色剤で、線量は溶剤に溶ける着色剤である。色の鮮明性は染料の方が優れており、色の残留性は顔料の方が優れている。金属顔料について、酸化亜鉛はジンクホワイト、炭化鉛はシルバーホワイト、酸化チタンはチタニウムホワイトという色を出す。 グループワークでは色の表現を調べた。色として紫を選んだ。最新工業化学のP181のカラーサークルによると、紫は時計回りに45度付近に存在している。＃A757A8の紫のRGBはR167、G87、B168である。波長は380～435nm、エネルギーは2.755～3.26eVであった。また、この色の補色について調べると＃63c45bという黄緑色であった。 事後学習では古くから使われる染料について学んだ。古代インドやエジプト、江戸時代に用いられていた天然染料にインド藍という藍色を出すものがある。インド藍はインド、アフリカ、中央・南アメリカなどの熱帯・亜熱帯地域に生えている。また、日本や中国ではムラサキという植物から得られる紫根という染料もある。ムラサキは北海道から九州、朝鮮、中国、アムールに広く分布し、山地、草原などに生えている。紫色は日本の歴史においては高貴な色とされており、冠位十二階では最も高い位を象徴する色であった。
A.無機工業化学_12.pdf
A. プラズマとは気体が非常に高温や強い電場などによって電離して、電子とイオンが自由に動けるようになった状態のことで、電子が基底状態に戻るときに光を発する。光をつけるために、摩擦、燧石、マッチという時代変化をしてきた。燧石とは石英を主体とした非常に硬く緻密な岩石で、金属と打ち合わせると火花が散る。これによって火をつけることができる。ライターには燧石タイプと電子式があり、圧電素子という力を加えると電圧が発生して火がつくものを利用している。 グループワークではスピーカーの材料について調べた。車内スピーカーの一種としてピエゾスピーカー「PiezoListen?」を選んだ。これは約0.49ｍｍという薄さで、設置場所を選ばずに高音圧・広音域な音を出すことができる。このスピーカーは圧電素子の振動の原理を利用したスピーカーであり、圧電体を使ったものである。 事後学習ではマッチと危険物について調べた。マッチは薬頭の成分として硫黄、マツヤニ、ニカワが燃焼剤として、酸化剤として塩素酸カリウムが使用されており、側薬には発火剤として赤リンと硫化アンチモンが使用されている。赤リンは黄リンを不活性ガス中で加熱して得られている。黄リンはリン鉱石に珪石やコークスとともに融解し蒸気として得たものを冷却して黄リンとなる。赤リンと硫化アンチモンは消防法上で危険物として取り扱われており、赤リンは第二類危険物(可燃性固体)、硫化アンチモンは第一類危険物(酸化性固体)に分類されている。
A.無機工業化学_13.pdf
A. カップラーメンと蕎麦の製造プロセスの違いについて、カップラーメンは工場で大量生産ができるが蕎麦はできないという違いがある。それは澱粉のα化の違いがある。α化をしないと、消化されにくく、人体に影響が出てしまうカップラーメンの工場では麺を上げることでα化を行なっている。工業化においては、実験室レベルから工場レベルまでスケールアップしたときに同じかどうか、というサイズ効果が重要になる。 グループワークでは食品の保存容器と保存環境について話し合った。現在ではホーロー容器や無機ガラス、ステンレスなどが保存容器として用いられている。昔は陶器や木桶も用いられていた。保存環境としては、直射日光や高温多湿の環境を避けたり、断熱、密閉が必要なのではないかという意見が出た。 事後学習では食品工業の設備について調べた。粉を混ぜるミキサーや、麺の形成に利用するローラー、澱粉をα化するために麺を加熱する蒸し器、麺のカップ詰めやトッピングを乗せる設備、容器の包装・印字の機械がある。またそれだけでなく、品質をチェックするX線検査機や重量チェック機があることを学んだ。
A.無機工業化学_14.pdf
A. 昔、工業が発展するずっと前はモノづくりと生きることは直結していた。必要になったものを作り出すことで、製品が生み出され生活がよりしやすい環境を整えることができた。また、物々交換が行われていたが、貨幣というより定量的なものが利用されるようになった。貨幣としては銀が多用され、銀は灰吹法によって精製されていた。 グループワークでは産業用冷蔵庫の技術継承について話し合った。教育カリキュラムの再編や先人の行動データの可視化が必要なのではないかという意見が出た。またメンター制度という歴の長い技術者に若手が1～2人ほどついて実際の業務を通して知識やスキルを習得する方法も良いのではないかという意見も出た。 事後学習では人はなぜものを作らなければならないのかについて考えた。まずは衣食住という生き延びるために必要なものを手に入れたいという欲求があり、そしてそれが揃うとさらに快適に過ごしたいという欲求が生まれるからではないかと考えた。また、個性や自分らしさの表現のためにモノを作ることもあるのではないかと考えた。それだけでなく、情報伝達や記録のための製品を作り、未来に何かモノとして残す必要性もあるのではないかと考えた。
A.無機工業化学_15.pdf
A.
A.未解答
A.
A.未解答
A.
A.未解答
A.
A.未解答
A.はい 工業の必要性や、実際に工場で働く際の考え方、工業を学ぶ上での原料やプロセスの重要性を理解した。今まではあまり、原料やプロセスに注目してこなかったため、これからは注目していきたいと感じた。
A.無機 ポスター.pdf
A.
A.未解答
A.①?③を以下に示す。 ①農業に重要な元素はおもに3つで窒素、カリウム、リンということが分かった。伊藤先生のお話で肥料にはこれらの混合肥料が使われており、一番大変なのは芽を出すまでの温度管理あることが分かった。（およそ25℃以下） この窒素はどのようにして得ていたかというとハーバー・ボッシュ法である。高温高圧により超臨界状態で反応が進むということを初めて知った。調べると高温高圧（400-600℃、200-400気圧）のエネルギーを大量に消費することが欠点であるため、現在は、PNP型ピンサー配位子を用いた―常温常圧の温和な反応条件下でアンモニアを合成する方法が開発されたことが分かった。臨界状態には単位としてノルマル立米（Nm＾３：1気圧0℃の時の体積）が使われることが多いことを初めて知った。 ②演題 プラント記号を覚えよう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 プラント記号とは配管図や設計図において必要な要素である。 石油化学プラントでは、流体の種類や流れの制御を明確化し、効率的な運用と安全性向上に役立つ。 水道設備や空調システムでは、設計段階からメンテナンスまで幅広く利用され、迅速なトラブルシューティングや改修計画を容易にする。 プラント記号におけるバルブとはP＆ID図面に用いられ、配管内の流体を制御する為の弁を指す。バルブは、目的や用途によってさまざまな種類があり、必要に応じて使い分ける必要がある。 参考文献 https://www.monotaro.com/note/productinfo/valve ③トピック名 1000気圧を実現するには 1000気圧の目安としてハーバーボッシュ法が挙げられる。この方法によるアンモニア合成では窒素を超臨界状態にするため高温・高圧が必要となる。 1000気圧を作るためには過圧機を用いる。加圧機を用いて高温・高圧にすることで1000気圧を生み出すことができる。 情報ソース https://www.echigoseika.co.jp/enjoy/high-pressure-technology/02.php
A.Adobe+Scan+2025年4月21日.pdf
A.①?③を以下に示す。 ①今回の授業ではアルカリについて取りあげた。 アルカリはアラビア語であり、アルカリ性の物質としてカセイソーダ（苛性曹達）について調べた。化学名を水酸化ナトリウム（NaOH）という。 ナトリウムを使った商品の例としてラムネを挙げた。ラムネは英語であり、日本語ではレモネードという。レモンのクエン酸を炭酸水素ナトリウムで中和して、二酸化炭素が生まれる。炭酸水素ナトリウムはあく抜（灰汁）きに使われ、あくの成分はポリフェノールあることが分かった。この話を聞いて、柿は渋いという話を思い出し、渋みの原因はポリフェノールによるものであると考えた。 続いてルブラン法について調べた。ルブラン法とは炭酸ナトリウムを生成する方法である。アンモニア（気体）を密閉した容器の中で加熱する。この一連の流れ（混合・加熱・加圧）を単位操作という。 カリウムとナトリウムの単離方法について調べた。1800年にボルタ電体を直列つなぎにすることによって電気分解できることが発見されてから、1807年に電気分解によって元素の単離（主に金属）ができるようになったことが分かった。電気分解で単離するのが難しい元素は共有結合を成すという特徴がある。 現在日本では水酸化ナトリウムが電解法の一種であるイオン交換膜法で製造されている。 ②演題 ソーダ石灰の二酸化炭素排出係数を調べよう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟、近ありす、大濱風花 ソーダ工業製品の例としてカセイソーダを挙げる必要な電気量は1トン生産するのに必要な電力量は約2500 kWhである。カセイソーダ製品には自動車用材料、航空機用材料、エアコン用DCモータの制御素子などが挙げられる。これらの製品を生産するのに排出されたCO２量は2005年度で132万トン、2020年度でも132万トンであった。 ③トピック名 電気透析を支える技術は？ 電気透析装置とは 溶解中のイオン性物質と、イオン交換膜が陽イオンと陰イオンを選択して透過させる性質を利用する分離技術を利用して、水に溶けているイオン成分（ナトリウム、カルシウムなどの無機塩類やアミノ酸など）を濃縮したり反対に除去する装置である。 多重効用蒸発装置とは 水蒸気などの熱源を利用して、廃液/廃水を高効率で濃縮する装置である。 電気透析によって製造される工業製品に醤油、味噌がある。電気透析により脱塩が行われ、醤油や味噌などの食品の塩分を低減する。また、これらの製品にはうまみ成分などが含まれる。これは 精製によりアミノ酸、各種有機酸、塩基性化合物の製造にが可能なためである。
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A.①?③を以下に示す。 ①金属結合を取り出すにはどうするのか。鉱石から金属を取り出すことを冶金という。また冶金（やきん）によって鉄鋼と非鉄鋼を分離することもできる。 では鉄はどのように作られるのかというと鉄は製銑工程（鉄鉱石から鉄分を抽出し、溶けた鉄を作る）と製鋼工程（溶けた鉄を顧客ニーズに基づいて調整・加工する）によって作られる。英語ではiron（アイアン）、steal（スチール）を作るといわれる。 コークスは精錬の際に酸化鉄を還元するのに使われる。なぜ石炭ではコークスが使われるのかというと精錬には1500℃を要するため石炭の不純物が反応して鉄を還元するのに使えないからである。これは鉄と炭素すなわち無機・有機物が密接にかかわっていることを表す。炭素の同素体についてコークス、石炭、木炭などがある。同素体とは同じ元素からなるが性質が違う単体である。また炭素の同素体であるグラファイトは黒鉛・石墨といわれ材料・鉱物を指し文脈により言い分けられる。 鉄は我々の生活に欠かせないが錆びるという弱点がある。ステンレスはCr Ni Feが使われている（Crが酸化膜を形成）。 炭素と鉄の例を通して金属は組成が同じでも結晶構造が違えば性質も違うことを学んだ。この性質の違いは相図によって表すことができる。 ②演題 鉄を使った製品 グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 純鉄では、温度を上げていくと、α鉄（アルファ鉄）、?鉄（ガンマ鉄）、δ鉄（デルタ鉄）とよばれる状態に変化し、さらに温度を上げると液体状態となる。 結晶構造の違いとしては、α鉄とδ鉄は体心立方格子構造で、?鉄は面心立方格子構造である。 α鉄とδ鉄の違いは温度の違いである。温度の高い方がα鉄、低い方がδ鉄となっている。 ?鉄の結晶構造の方が原子間空隙が大きく、炭素などの原子を取り込みやすい構造となっている。 このような状態変化は、鉄に炭素を加えることにより変化する。 Fe3Cは、鉄と炭素の化合物であり、炭化鉄分子ではなく、結晶格子にFeとCを含む結晶で、原子の比が3:1である。 ③トピック名 石器と鉄器の違い 石器とは石を材料として、それを加工して制作した道具、利器、武器の総称。 鉄器とは鋳鉄を素材として鋳造された鉄製の器具、道具の事。 どちらも、硬度、強度、耐久性に優れる。筒の場合はさびやすいという弱点があるが、汎用性が高く、様々な分野で使用されている。
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A.①?③を以下に示す。 ①ΔG＝ΔH－TΔSについてGがギブスの自由エネルギーを表している。 その本質は金属は自発的に酸化して熱を発するということである。また鉄を例に挙げると酸化鉄は鉄よりもエントロピーが大きい。すなわち自発的変化においてギブスエネルギーが減少する。このことから冶金（やきん）は自発的変化と逆の過程を経ることになり、エネルギーが必要となることが分かる。 合金の例について挙げる。銅と亜鉛の合金は真鍮（brass）、銅とスズの合金は青銅（bronze）と呼ばれる。Cuの融点は1085℃、ブロンズの融点は990~1030℃、ブラスの融点は900~940℃である。合金を作るには金属の純度を高くする必要がある。 現在、銅を含む多くの金属は電解精錬によって得ている。アルミニウムはボーキサイトからバイヤー法を用いて得たアルミナを原料として、ホール・エル―法をもちいて融点を下げて生成している。電解精錬には電解質が使われるに対し、ホール・エル―法では溶融塩（塩が溶けたもの：およそ970℃）が用いられる。 ②演題 高峰譲吉の姿勢に学ぶ グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 高峰譲吉はタカジアスターゼと呼ばれる胃腸薬を開発した。タカジアスターゼは麹菌の酵素（アミラーゼ）利用したものである。麦を製粉した時に出る「ふすま」（産業廃棄物）を活用して麹菌を培養するため、低コストで効率的に生産が可能となるメリットがある。 1895年にアメリカで商品化され、その効果の高さと扱いやすさが評判になり、たちまち世界中で使われるようになった。現在医療用医薬品としては発売されていないが、その成分は今も「新タカヂア錠」「第一三共胃腸薬」など、薬局・ドラッグストアなどで購入できるOTC医薬品に使用されている。 ③トピック名 非鉄金属の合金 合金の例について挙げる。銅と亜鉛の合金は真鍮（brass）、銅とスズの合金は青銅（bronze）と呼ばれる。Cuの融点は1085℃、ブロンズの融点は990~1030℃、ブラスの融点は900~940℃である。合金を作るには金属の純度を高くする必要がある。 真鍮の主な用途は管楽器である。見た目が美しい、錆びないといった特徴を持つ。 ブロンズの主な用途は船や船の部品などである。海水による耐食性が高いといった特徴を持つ。 以上のことからめっきをする際には、酸化を防いだり、耐食性を高めるなどして物理的・化学的強度を挙げる必要があると考えられる。
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A.①?③を以下に示す。 ① イオン結合について、融点が高い、硬い、不定比化合物を作るといった特徴がある。例えばアルミナの融点はおよそ2030℃である。これは鉄の融点1500℃、アルミニウムの融点700℃よりもはるかに高いため高温処理が必要となる。この高温処理には窯が必要になる。また硬いので、一度成型したらそのあと変形させるのは厳しい。セラミックスは融点が高いため溶かして成形させるのではなく、スラリー（固体＋液体）という泥のような柔らかい状態にして成型していく。高温にすることで柔らかくなるものにはほかにも高分子材料がある ガラスの融点はおよそ800℃である。基本的には酸にもアルカリにも耐性があり、腐食しない。そのため実験試薬の保管などに使われる。 漆は樹脂と鉄を反応させたものであり、クロや赤色を発するのは鉄が酸化しているためである。 半導体について高価、高性能の場合はセラミックスが、安価なものには樹脂が使われる。 ②演題 高温加熱技術について議論しよう グループ名 ガラスの匠 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 板ガラスの製造方法について述べる。板ガラスの製造方法で最もポピュラーなのがフロート製法である。フロート法とは、溶かしたガラスを窯（炉）から送り出し、溶融金属の上を浮かせながら流す製造方法である。工程を以下に示す。 原料貯蔵・調合 溶融 成形（フロートパス） 徐冷 洗浄作業 切断・出荷 溶融という工程ではガラスのもととなる成分が溶融炉という装置を用いて1400℃の高温で焼成される。 ガラスの原料はシリカ（ケイ砂）・ソーダ灰・炭酸カルシウムなどであるが、特定のガラスにはホウ素や鉛、セレン、カドミウムといった特定有害物質が含まれているため注意する必要がある。 ③トピック名 セラミックスと金属の違いについて イオン結合をつものは融点が高く、硬い。例えばアルミナの融点はおよそ2030℃である。これは鉄の融点1500℃、アルミニウムの融点700℃よりもはるかに高いため、高温処理が必要となる。硬いので、一度成型したらそのあと変形させるのは厳しい。そのため成形させる際に金属は溶かして型に流すのに対し、セラミックスは融点が高いため溶かして成形させるのではなく、スラリー（固体＋液体）という泥のような柔らかい状態にして成型していく。
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A.①?③を以下に示す。 ① 鉱業と工業の違いについて調べ学習をした。原料から客のニーズに沿った製品を作るまでの過程をサプライチェーンという。最終製品を作るほうが工業、その製品に必要な部品を原料から作るほうを鉱業という。 廃棄物について、量の増加や、質の多様化、最終処分場のひっ迫が問題となっている。そのため、３R（reduce:つくらない、reuse:使い続ける、recycle:作り直す）の推進や、粗大ごみを破砕・消却することにより極力埋め立て量を減らす努力をしている。 半導体の作り方について、金があと8年分ほどしか残っていないことが問題となっている。金は腐食しないため錆びによって電気が流れない恐れがないため半導体の材料として使われている。また金の大きな特徴は大きな展性・延性である。金と聞いて金箔が思いつくように展性・延性に優れた金は半導体製造においてボンディングという過程に使われている。 金を採取するには泥からとる必要がある。この際金の体積をV2、泥の体積をV1とするとV2/V1が大きいほどエンタルピー変化が大きい、つまり熱エネルギーが大きいということになる。そのため泥から金を採取するより、スマホから金を採取するほうがエンタルピーの熱エネルギーの発生が少なくて済む。 ②演題 リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 レアメタルが使われている工業製品として電子レンジを挙げる。 電子レンジ1台当たりのネオジム使用量は6.37㎏である。ネオジムの分子量は144.242ｇ/molであるため物質量に換算するとおよそ44.2molである。 モル量が分かれば系のエントロピー変化が求められる。 ネオジムⅢの標準エントロピーは158.6J/mol・Kである。よって25℃における熱エネルギーは158.6J/mol・K×44.2mol×278K＝1.9×10^5Jである。 １Wｈ＝3600Jより1.9×10^5Jあたり53Whである。 1Whあたりの二酸化炭素排出量は0.462gである。よって冷蔵庫1台当たりの二酸化炭素排出量は0.462×53＝24.5gである。 ③トピック名 サプライチェーンを辿ってみましょう 原材料や部品の調達、それらを使用した製品の製造から販売（流通）、消費、返品回収までのプロセスをサプライチェーンと呼ぶ。そのプロセスにおいて、企業や組織の壁を越えてプロセスの全体最適化を継続的に行うために原材料、製品、データ、財務の流れを管理することがサプライチェーンマネジメント（以下SCM)である。 用語の定義についてはこれまでに発行された多くのSCM関連本において様々な解釈がされており、「令和版 物流ガイドブック 概論編」ではSCMのプロセスを「調達」「生産」「販売（流通）」「消費」「回収」の5つと定義している。 これを冷蔵庫のSCMで考えると「買い物」「調理」「配膳」「食事」「回収」に置き変わる。
A.Adobe+Scan+2025年6月2日.pdf
A.①?③を以下に示す。 ①ユーティリティとは日本語で実用性、有用性といった意味を持つ。ユーティリティの例として、用水・電気・ガス（燃料）・空気・水蒸気などが挙げられる。 発電量が多い電力には火力、原子力などがあるがこれらの電力は枯渇する。。 火力発電では石炭を用いてボイラーで加熱して高温高圧の水蒸気を作り、この水蒸気を利用してタービンを回すことでエネルギーを生み出すことができる。タービンを回すのに使った水蒸気は復水器で冷却される。このように水を利用した外部からの熱によって回るサイクルをランキンサイクルという。超臨界状態を利用するとき、超ランキンサイクルという。この際、冷却水として海の水が使われる。そのため火力発電所は海の近くにある。 火力発電の効率を上げるには水蒸気の温度を上げる必要がある。臨界点を超えると臨界状態となり、液体と気体の区別がつかなくなり、温度を低くしても液体に戻らない。 磁性について、不対電子を常磁性、不対電子を持たないものは反磁性を持つ。スピンの向きによってさらに細かく分類され、向きがそろっていないものを(a)常磁性、向きがそろっているものを(b)強磁性、向きがお互いに打ち消し合っているものを(c)反常磁性、大きさが異なるものを(d)フェリ磁性という。工業的には(b)か（ｄ）が多く使用される。 ②グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 火力発電に関連した材料として石炭を挙げる。 石炭は発電の他に製鉄にも使われる。鉄はおもに酸化鉄）を高炉（blast furnace）を用いてコークスで還して製造される（図 2.8）・まず、コークス炉（coke oven）に粘結性のある石炭（原料炭とよばれる）を入れ、約1000°Cで24時間蒸し焼きにしてコークスを製造したのち、これと焼結・整粒した鉄鉱石とを高炉に入れ、1000°C以上の熱風を吹き込み鉄鉱石を還元する。反応は発熱反応であるため、高炉の最下部の温度は約1500°Cまで上昇する。 ③トピック名 工場のユーティリティと社会インフラを支える材料について議論してみよう ユーティリティと社会インフラを支える材料としてクボタの鋼管を挙げる。 大規模な建造物の建設や、臨海地帯での海洋土木工事で活躍するクボタの鋼管は優れた性能や高い信頼性・施工性を持ち、建築物や橋梁の基礎、港湾構造などに広く活用され、多くの建造物を支えている。またサプライチェーンの観点から、設備予算や工期など、お客様の要望に合わせた施工が可能な点が優れていると考えた。クボタの鋼管製品は国内の社会インフラの老朽化更新に役立てられているほか、海外新興国のインフラ整備の一助にもなっている。
A.Adobe+Scan+2025年6月9日.pdf
A.①?③を以下に示す。 ① 衣類について、主に麻が使われていた。日本はインドと違い麻が育ちやすい環境ではなかったためこのままでは衣類が作れない。そこで人絹（じんけん：ビスコースレーヨン）の合成方法が開発された。セルロースをアルカリ（苛性ソーダ）と二酸化炭素と反応させて溶解させ、硫酸などの酸と反応させて再生させる。（セルロース、アルカリ：苛性ソーダで塩に、酸：硫酸で戻す） この繊維が織られたり編まれたりして布、衣類になっていく。 紙について木材から作られる。トイレットペーパーとティッシュでは製造方法が異なる。高級ティッシュは木材をアルカリ：苛性ソーダで蒸解させてふわふわのパルプwpつくり、リグニン、セルロースで固める。これを次亜塩素酸で酸化させることにより白くさせて製品となる。白く見せるために蛍光剤を使っていないためお値段は高め。一方お安いものは白く見せるために蛍光剤を使用するためUVライトを当てたら光る。 和紙についてこうぞが使われていた。昔は分散体を救い上げるようにして作っていたが、現在はロールプロセスによって生産される。硫酸を使っていないため長持ちする。 第3回・第4回を通して共有結合、金属結合について学んだ。今回はイオン結合についてである。 ②演題 線維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみましょう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 工業製品として乾電池を挙げる。 ペーパーラインド方式をとる乾電池のタイプとして塩化アンモニウムを使用したEMD２と塩化アンモニウムの大部分、もしくはすべてを塩化亜鉛に置き換えたEMD３がある。使用線維は前者はガーゼ、後者は紙である。 ③トピック名 漂白剤について 漂白剤の成分である次亜塩素酸は岩塩（NaCl）→苛性ソーダ（NaOH）→次亜塩素酸（HClO）のプロセスで作られる。（PFD：プロセスフローダイアグラム）
A.Adobe+Scan+2025年6月16日.pdf
A.①?③を以下に示す。 ①自動車には材料として、鉄が必要である。鉄を製造するには鉱石、コークス、炉が必要である。（電気自動車の場合）モーターの機能性材料にはネオジム、ガラスや電線と鉄の間には絶縁体であるセラミックス、シートには線維、タイヤにはゴム、電池にはPb、H2SO4、（電気自動車には）リチウムイオンビニル電池（LIV）が使われる。 自動車はおもに5つの工程からなる。（１．プレス工程 ２．ボディ工程 ３．塗装工程 ４．組立工程 ５．検査工程） ガソリンを動かすにはガソリン、電気（ソーラーパネル込み）、水素、バイオエタノールなどが使われる。軽油はディーゼル車に使われる。 熱サイクルには内燃サイクルと外燃サイクル（ランキンサイクル）、カルノーサイクルなどがある。熱効率はε＝１－T2（温度の低い方）/T1（温度の高い方）で表される。この式からT1とT2の差が大きいほど熱機関効率が高くなることが分かる。 ガソリン車はオットーサイクル、ディーゼル車はディーゼルサイクル、スターリングエンジンにはスターリングサイクル、ガスタービンはブレイドンサイクルが使われる。 ②演題 熱サイクルとその応用について考えてみましょう グループ名 スターリング！ 役割 責任著者 共著者 鈴木結惟、大濱風花、近ありす、立花小春 熱サイクルとしてスターリングサイクル、工業製品としてグリーンパワーテクノ（株）の籾殻発電機を挙げる。 スターリングエンジンとは、密閉された空間内の気体を加熱・冷却することで、ピストンを動かし、機械的な仕事を取り出す熱機関である。籾殻発電機では籾殻を燃焼させることによってこのエンジンを回し、電力に変換する。籾殻を燃焼させる際に排出されるCO2は、植物が成長過程で吸収したCO2と同量であるため、差し引きゼロとみなされ、環境負荷を低減できる。 また冷却エンジンや、冷凍庫にも利用されており、冷やすのに用いられることが多いと感じた。 ③トピック名 ハイオクガソリンのメリットとガソリンのサプライチェーンについて ハイオクガソリンはオクタン価が高いため、これよりオクタン価の低いレギュラーエンジンを給油すると自然発火する。 ガソリンは石油（アルカンやアルケン）を生成して得られる。芳香環を持つ石油は使い勝手が良いと聞いたことがある。
A.書籍+2025年6月23日.pdf
A.①?③を以下に示す。 ①電着塗装とは自動車の防食法の一つである。イオン化された塗料（高分子電解質）の電気泳動原理によるものであり、方式にはアニオン系とカチオン系がある。 電気泳動原理：電着浴槽内に浸せきした被塗物と対極の間に電圧をかけると水の電気分解が起こり、電極付近の界面ｐHが急変する。すると塗料粒子が濃縮・付着する。 塗料の例としてエポキシウレタン、アクリルウレタンなどの樹脂が挙げられる。塗装するのは自動車の材料として使われる鉄が酸化するのを防ぐ種である。樹脂は水に溶けないため分散する。この分子が帯電して薄く効率よく塗装することができる。 この方法だと水などの副生成物が生じるため現在はあらかじめ樹脂が空気（分散媒）に分散したものが使われる。この状態をエアロゾルという。インクジェットは卵の日付やペットボトルの日付に利用されている。 印刷の種類について、PS版は凸版、凹版、平板、孔版（スクリーン）印刷法の４つに分けられる。 ② 演題 フォトリソグラフィーの製造プロセスを説明しましょう グループ名 発光ダイオード 役割 責任著者 共著者 鈴木結惟、鈴木純奈、今山華音、松本碧衣 工業製品として発光ダイオードを挙げる。 発光ダイオードの製造過程にフォトリソグラフィーがある。 まず、インゴット作成、ウェーハ―、洗浄、結晶作成の工程を行う。続いてフォトリソグラフィーという仮定に入る。 この過程では光を使って結晶成長で作った層を加工する。“レジスト塗布”でフォトレジストと呼ばれる感光性のある材料を塗布する。続いて“露光”では、フォトマスクと呼ばれる板を用いて部分的に光を照射し、ここで光が当たった箇所が化学変化する。化学変化した箇所は薬液（現像液）に反応しやすくなるため“現像”では薬液に浸し、感光部のみを除去することができる。“エッチング”ではレジスト層を保護膜として利用することで、結晶成長した膜の一部を高さ方向に加工（ドライエッチング）する。最後に“レジスト除去”でレジスト層を薬液で除去する。こうすることで成膜層を加工することができる。 ③トピック名 パターンの量産技術としての印刷と写真技術 印刷法の始まりは活版印刷である。活版印刷には融点の低いPbが用いられていた。手書きよりは効率が良いが一つずつしか生産できない。その後産業革命により蒸気機関が使われるようになり、ロールプロセスにより量産できるようになった。これにより凸版、凹版、平板はロールプロセスが用いられるようになった。一方孔版印刷はロールプロセスではなくオフセットが用いられる。これは感光材料により可能となる。
A.Adobe+Scan+2025年6月30日.pdf
A.①?③を以下に示す。 ①七夕の歌の歌詞に出てくる「五色」について調べた。七夕の五色の短冊は、中国の陰陽五行説に由来し、それぞれに意味が込められている。青（緑）は仁、赤は礼、黄は信、白は義、黒（紫）は智を表し、これらは人間力を高めるための徳目とされている。またそれぞれが自然界の要素（木、火、土、金、水）を表しており、魔よけの意味を持つとされている。 これらの色は塗料によってつくられる。Zn、Pb（Hg）、Cdは12族金属である。よってｄ－ｄ遷移によって色を呈するようになる。なぜならこれらは遷移金属であるためｄ軌道を持ち、ここで電子遷移が起きるからである。例えば酸化亜鉛や酸化鉛は白色、CdSO４は黄色、HgSは朱色を呈する。同じ白でも酸化亜鉛ははジンクホワイト、酸化鉛はシルバーホワイトといわれる色になり、酸化鉛は特に白い。HOMOとLUMOについて、電子が詰まっている軌道をHOMO、電子が入っていない軌道をLOMO軌道である。このことを踏まえると有機化合物はｄ軌道を持たないためｐ軌道で遷移が起きることがわかる。そのためπ―π遷移が起こる。 一方、衣服の色は粉ではなく溶媒中に溶かして使う必要があるので染料が使われる。 液晶は半導体同様フォトリソグラフィーによって作られる。色度座標について、左上に山なりが来る。この中の色を液晶で表すには光の三原色（R、G、B）を使う。これを加法混色という。しかしすべて表現できるわけではなく、例えば新しい緑が見つかればよりたくさんの色が表現できるようになる。 一方C、M、Y、黒を使うのを減法混色（CMYK）という。 ②演題 色の表現に慣れよう グループ名 イ・シアン 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 好きな色の青について調べた。 青にもたくさんあって、ターコイズブルー、ラグーンブルー、シアンなどがある。 青の色相関について赤を0としたときに240℃の位置にある。段階について調べたところ１３?１９と出てきた。 ③トピック名 七夕の願いことを描こう 七夕の歌の歌詞に出てくる「五色」について調べた。七夕の五色の短冊は、中国の陰陽五行説に由来し、それぞれに意味が込められている。青（緑）は仁、赤は礼、黄は信、白は義、黒（紫）は智を表し、これらは人間力を高めるための徳目とされている。またそれぞれが自然界の要素（木、火、土、金、水）を表しており、魔よけの意味を持つとされている。
A.Adobe+Scan+2025年7月7日.pdf
A.①?③を以下に示す。 液晶について、自らは発光しないためバックライトが必要となる。iPhone１１のバックライトにはLED（発光ダイオード）が使用されている。一方有機ELは自ら発光するためバックライトは必要ない。 マッチについて先端についている火をつける部分を「頭薬」、マッチ側の側面についているザラザラした部分を「則薬」という。頭薬には酸化剤として塩素酸カリウム、則薬には発火剤として赤リンが使われている。黄リン：P４が使われる時代もあったが、毒性や自然発火の危険性から安全マッチ（赤リン：P８使用）が開発された。 マッチ以前は火打石（燧石：すいせき）が使われていた。これは紀元前5000年前から材料として使われていたと考えられている。この摩擦による発火原理がマッチにも応用されている。ほかのタイプのマッチは「圧電素子」によるもので、火花放電を起こさせ、ガスに着火させる。 圧電素子とは圧力をかけると分極する、すなわち力学エネルギーを電気エネルギーに変えることができるものである。このようにエネルギーを別のエネルギーに交換するものを機能性材料という。ほかにも電気エネルギーを磁力に変える磁性体などがあり、これらの材料はスピーカーに応用されている。スマートフォンに使われているのは2つのうち軽い圧電スピーカーである。 ②演題 音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 マイクに使われている機能性材料は圧電材料、電極材、誘電体でその機能はで声を電気信号に変換することである。 スピーカー使われている機能性材料は磁性材料（ネオジム磁石）、導電材でその機能は電気信号を音に変換することである。 ③トピック名 光源の歴史について 光源の歴史について、最初はロウソクである。パラフィンが燃えて（700℃）色を発する。続いて電球である。タングステンが燃えて（3000℃）色を発する。続いて蛍光灯である。真空管の中を電子が移動することによって色を呈する。プラズマとは原子が電離した状態でおよそ10000℃と予想される。
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A.①?③を以下に示す。 ① お店で食べるそばとカップラーメンの製造方法に違いについて大きく違うのは大量生産するかしないかである。 大量生産するにはそれだけの材料が必要となる。またたくさんの人材を用いるため標準化する必要があると考えた。職人技を標準化するのは難しいためお蕎麦は大量生産に浮かないと考えた。教科書にはカップラーメンは蒸すことによってデンプンをα化することで食べられるようになると示されていた。α化するには高温が必要となる。熱は対流、伝熱、拡散によって移動するが、麺の距離が長いと熱が拡散する前に水が拡散してしまうためいわゆる「のびた」状態になってしまう。 早ゆでできるスパゲッティは中に空洞があり、表面に切り込みを入れるような工夫がなされている。ソフト麺はゆでるのではなく蒸す。 ②演題 食品の保存容器と保存方法と保存環境を調べましょう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 嶋貫莉花、遠藤由里香、白坂茉莉香、羽生くるみ、鈴木結惟 発酵食品について味噌を選んだ。 酸化や紫外線により品質が劣化するのを防ぐため、また味噌自体がにおいを吸収しやすいため多くはガスバリア性の高い陶器中に保存される。陶器は酸・塩基に強い またカビを防ぐ必要もある。 ③トピック名 火を使う理由について 火を使う理由について考えた。例えばそばを作るときうすや水車などの道具が必要である。これらの道具を駆使して作った練り物をゆでる必要がある。ゆでるにも鍋やざるを使う。食べるのにも皿やお箸が必要となる。カップラーメンの作り方についても同様にほぼすべての工程で道具が必要となる。
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A.①?③を以下に示す。 ①工業製品を作ることの始まりは生き残るためである。例えば温かい衣類を作ることができなければ死んでしまう。熱の移動は放射・伝熱・対流によっておこる。比表面積が大きいのは体積の小さい物体である。例えば体温維持に有利なのは大きい動物である。これは表面積が大きい方が放熱しやすいためだと考えた。昔は皮をはぐのに石を使った。その皮を服の形にして縫う必要がある。 続いてマンモスなどよりも小さな動物を捕まえるようになった。道具として飛び道具を使う。 水を入れる容器の始まりは土器である、土器は粘度を練って成形する必要がある。そのうち物々交換という概念が生まれた。銀を使い始めた。 鉄砲の生産には国友衆がかかわった。種子島に伝来した2丁の鉄砲をもとに作成したといわれている。 ②演題 人は、どうやってモノづくりを伝えてきたか？ グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 大濱風花、立花小春、島貫乃愛、鈴木結惟 伝統工業製品について米織を挙げる。 米織は米沢の伝統織物で、縦糸と横糸を特定の順序で直角に組み合わせて構成した布のことである。平織、綾織、繻子織の三原組織が基本である。また自然の染料を用いた「草木染め」であった。織るための技術者を育てるための学校があった。ここでは染色などを学んでいたらしい。 線維の変化の流れとしてはレーヨン、化学合成繊維、マイクロファイバーである。 ③トピック名 大量生産されるようになったのは 産業革命を境に大量生産するようになった。これはエネルギーを大量に作れるようになったためと考える。
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A.【課外報告書】古漬けを楽しもうです。 なぜならぬか床お管理がとても難しかったからです。その割に味が思ったより薄くてもう一度挑戦したいと感じました。説明を以下に示します。 【書誌情報】 題目 古漬けを楽しもう 著者 増子香奈、鈴木結惟 提出日 2025年7月29日 キーワード ぬか、水、塩 【要旨】 ・緒言 アップロードした投稿に示したもとを用いて古漬けの一種であるぬか漬けを行った。夏野菜が好きであること、完成するのが7月下旬～8月上旬予定だったことからきゅうりを選んだ。一か月要した。 ・方法 鈴木結惟さんと一緒にぬか漬けのもとがはいったパックを買いに行き、それぞれぬか漬けを行った。 具体的にはぬか漬けの素に水を加えてよく混ぜ合わせ、そこにきゅうりをつけた。味が染みるように1日1回よくかき混ぜた。 ・結果 結惟さんのと比べて私のは味が浅かった。結惟さんは実家でつけた経験があるのでつけ方がうまいのだろうと考えた。調べたところ塩はミネラル分の豊富な生成方法のものが、水は浄水器を通したものかミネラルウォーターが良いと示されていた。このような使う材料の種類を細かく指定することで深い味付けになると考えた。 つぎはただつけるのではなく上記に述べたようなことを意識して深く漬け込むことで、より深い味わいのぬか漬けにしたい。 ・参考文献 ぬか床の作り方と手入れ https://www.sirogohan.com/recipe/nukadoko/ 【合格に関する根拠】 一か月という期間を要したこと、ぬか漬けの比較を行い味の違いは何によって生まれたのか考察したことから合格に値するものであると考える。
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A.【課外報告書】の肥料で花や野菜を育てて楽しもうです。 なぜなら最近異常気象が多く、その中で食物を育てるには肥料が必須であると考えたからです。説明を以下に示します。 【書誌情報】 題目 肥料で花や野菜を育てて楽しもう 著者 増子香奈 提出日 2025年7月29日 キーワード 肥料、枝豆、土耕栽培 【要旨】 ・緒言 肥料に硝酸入り複合肥料を用いて枝豆を育てた。なお土耕栽培である。 その結果約一か月で雨にも風にも負けず写真に示したように大きく育った。 ・方法 グラフィカルアブストラクトに示した写真の肥料をホームセンターで購入して、実家が農家の友達に聞くきながら育て方を学びその通りに行った。 具体的には土に苗を植え、毎日水やりをした。また肥料をさして様子を観察した。 ・結果・考察 窒素はハーバーボッシュ法で作られていることを思いだした。 また今回無事育てることができたが、小学校の時水、空気、土があれば植物は育つがより元気の育てるためには日光と肥料の二つが必要だと学んだ。実験的になってしまうが肥料の有無について対照実験を行うことでその効果がはっきりと感じられるのではないかと考えた。 ・参考文献 なし 【合格に関する根拠】 3か月という期間を要したこと、肥料の有無からどんな結果になるのか考察したこと、友達の力を借りながら無事育てることができたことから合格に値するものであると考える。
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A.【課外報告書】の水を入れられる容器を作ろうです。 なぜなら水を入れるための容器は食物を加熱するときなどに必須ですが、その作り方を実体験できたからです。説明を以下に示します。 【書誌情報】 題目 水を入れられる容器を作ろう 著者 増子香奈 提出日 2025年7月29日 キーワード 陶芸教室 【要旨】 ・緒言 今回は家に和風のマグカップがなかったため作ろうと思い、陶芸教室に参加した。 ・方法 粘土を用いた。ぐるぐる回転する台に乗せ、水を使いながら形成していった。 ・結果・考察 自分の希望する形にするのが難しかった。しかし使うのに問題はなかった。自分で作ったので愛着が湧き、長く使いたいと感じた。特別な方法（おそらく超高温）で焼成するのに時間がかかって、家まで届くのに2週間かかった。絵画を筆で書いたが焼成前と後では色が違かった。絵画は一回素焼きした後にもう一回焼くと仰っていた。これは絵画の部分は塗料が重なって熱が伝わりにくいため再度焼く必要があったためであると考えられる。また色が変わったのは一旦熱により塗料の分子構造が変わったためであると考えられる。 ・参考文献 なし 【合格に関する根拠】 陶芸教室に参加したこと、ぬか漬けの比較を行い味の違いは何によって生まれたのか考察したことから合格に値するものであると考える。
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A.【予習報告書】です。 説明を以下に示す。 【書誌情報】 題目 無機工業化学 予習報告書 著者 増子香奈 提出日 2025年7月29日 キーワード イオン、キャリアー、バンド 【要旨】 工業製品としての無機化学材料として半導体を上げる。テキストによればキャリアーが電子あるいは本来あるべき電子が抜けた状態の場合を電子伝導、キャリアーがイオンの場合をイオン伝導という。 また半導体にはバンドギャップの間にエネルギー準位を持つような不純物を添加するとこによって導電率を導電させることができ、これを不純物伝導体ということがわかった。このような不純物伝導体にはn型伝導体とp型伝導体があり、前者は自由電子が、後者は正孔がキャリアーとなる。 これらの半導体は我々の身近にあるもの、例えばLEDやコンピュータ、通信機器等に利用されている。 【合格に関する根拠】 予習をしたこと、またその内容は実際に講義中に学んだものであり、予習をしておいたことで少し理解するのにかかる時間が短くなったこと、以上より合格に値すると考えられる。
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A.はい 【新しく踏み出したこと】 衣類の歴史、火の歴史といった無機化学に関する歴史だけでなくそれらはどのようにして生まれたのか、どうして進化していったのかなどその根底にある考えについて理解することができた。 グループワークがとても楽しかった。教科書を忘れたときに貸してくれた友達も、役割分担するとき進んで書記をやってくれた友達も、率先してテーマを選んでくれた友達もみんないいところがたくさんあるのに気付いた。 【将来の抱負】 無機化学を考えるにあたって有機化学も必須だということを学んだ。このことから一つの分野を究めるにはある程度のほかの分野の知識もなければならないことを学んだ。これを研究に生かしていきたい。研究では生物分野に興味があるのだが、たとえな酵素は有機化合物であるため通気科学の考え方が必須である。また触媒の効果を考えるには無機化学の考えも必須である。このように様々な分野の知識を用いて研究の考察などに用いていきたい。
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A.第一回の授業では、今後の授業の流れをつかみ、産業革命について学びました。 産業革命は動力の源がそれ以前と大きく変化しました。産業革命の特徴として蒸気機関の発言があります。産業革命以前では動力源が馬や人、水車だったのに対し、蒸気機関の発現によって一気に文明が発達する起因となりました。産業革命時は石炭で蒸気を発生させて動力としていましたが、その後石油を用いたエンジンの出現などにより文明は現代のように発展しました。 グループディスカッションではないと困る工業製品について議論しました。私たちの班では自動車について考えました。 復習の内容として、産業革命に大きくかかわった人物を調べました。最も活躍した人としてジェームズワットがあげられます。ワットは1736年生まれのイギリスの発明家で、蒸気機関の改良と実用化に貢献しました。これにより機械動力として蒸気機関が広く使われるようになり、産業革命の発展に大きく貢献しました。この際に動力を測定する言葉として馬力という単語が生まれたと言われています。
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A.第二回の授業では肥料について学びました。前回の授業で産業革命について学び、文明の発展に伴って人口も増加しました。そこで問題となるのが食料不足で、地球上の人類を賄えるほどの食料を生産するには化学肥料の開発が必要不可欠でした。そこでハーバーボッシュ法でアンモニアを生成し、窒素、カリウム、リンを配合した化成肥料が開発されました。 グループディスカッションでは機械連結など機械記号について調べました。 私たちの班ではモーター記号と連結の示し方を学びまとめました。 復習として、化成肥料について調べました。農薬の肥料は大きく有機肥料と化成肥料の二種類に分けられ、化成肥料は即効性があり、成分調整がしやすく粒状や液状など、形状が均一で施肥しやすいことが特徴です。化成肥料の呼び方として、窒素・リン・カリウムのうち二種類以上を含み3成分の合計が30％未満のものを普通化成肥料、30％以上のものを高度化成肥料とよびます。
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A.第3回の授業では電気化学工業について学びました。特に電気分解を重点的に学びました。苛性ソーダの物性についても触れ、苛性ソーダはNaOH(水酸化ナトリウム)と表記される劇物に指定された、強いアルカリ性の物質で吸湿性(潮解性)を持つ白色固体です。また前回の復習でアンモニアの物性についても触れ、ハーバーボッシュ法の復習も行いました。 グループディスカッションでは高純度アルミニウムの製造方法について調べて議論しました。高純度アルミニウムは三層電解法や分別結晶法によって製造される。三層電解法は、一次電解アルミニウムを電解して不純物をとり除くことで99.98％の高純度アルミニウムを得ることができます。分別結晶法は、アルミニウムを溶解・冷却する際の初晶を利用して高純度アルミニウムを分離する方法です。 今回の復習の内容として水の電気分解について調べました。水の電気分解は実際には少量の水酸化ナトリウムを加えた水溶液に電気を流すことで陽極に酸素が発生し、陰極に水素が発生するという仕組みである。
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A.第四回目の授業では鉄を作る工程について学びました。鉄をつくるには鉄鉱石から不純物を取り除き、純粋な鉄を得る必要があります。鉄鉱石は石炭を蒸し焼きにしたコークスによって還元することで純粋な鉄になることができることがわかった。 グループディスカッションでは鉄の状態図を描きました。状態図を見ることで鉄とほかの元素の組み合わせが、温度や組成によってどのような状態で存在するのかを知ることができます。純鉄の場合、温度によって結晶構造が変化し、それぞれα鉄、γ鉄、σ鉄と呼ばれる分野に分かれており、同じ温度でもそれぞれ状態が異なることがわかった 復習の内容として、鉄の精錬の起源について調べました。紀元前2400年ごろから鉄器の利用が始まったとされており、紀元前1700年から1100年ごろにはヒッタイト人が鉄の精錬技術を確立し、王国を築きました。ヒッタイト人は鉄鉱石を直接還元して錬鉄を造る直接製鉄法を用いて鉄を精錬したと言われており、製鉄炉は700?800℃と低い温度での操業であると考えられています。
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A. 第五回目の授業ではギブスエネルギーについて学びました。ギブスエネルギーは化学反応や物理変化が自発的に起こるかどうかを判断するための指標となる熱学力的な状態量のことである。また高峰譲吉先生の紹介もしていただきました。高峰先生はアドレナリンを発見した化学者で、ベンチャ―企業の先駆けとなる特許を管理する会社を作りました。 グループディスカッションでは高峰譲吉先生について調べてまとめました。高峯先生は1854～1922年に生まれた日本の化学者でアメリカで活躍した方だということがわかりました。 復習の内容として、高峰譲吉先生の生涯について調べてまとめました。高峰譲吉は、1854年に富山県高岡市で生まれ、加賀藩の藩校で学びました。その後地方を転々とし、1879年に工学部大学校を首席で卒業しました。その後海外に留学し帰国後に、消化酵素「タカジアスターゼ」と副腎ホルモン「アドレナリン」を発見し、大量生産に成功しました。
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A.第六回目の授業ではアルミナやガラス、プラスチックの融点について学びました。アルミナの融点は2000℃前後とされており、ボーキサイトを粉砕して苛性ソーダと反応させてアルミン酸ソーダを抽出し冷却し水酸化アルミニウムの結晶を析出させる。水産かアルミニウムを加熱することで融点が2000℃のアルミナが出来上がることがわかった。 グループディスカッションでは瓦について調べました。瓦の耐熱温度は1300℃とされていますが、登り窯などでは房が10?18段で1500℃以上の高温での使用が可能とされています。 復習の内容として窯業について調べました。窯業とは、粘度、ケイ砂、石灰岩などの非金属原料を高温処理して陶磁器、瓦、ガラス、セメントなどのセラミックスを製造する工業のことです。窯の燃料は伝統的に薪炭、石炭であったが近年では石油を使用するボイラーや電気窯が普及しています。中世から貴族や武士の家屋で粘土瓦を使用した屋根が普及し始め、磁器やクリスタルガラスの生産が可能になると、調度品として評価をあげ、陶工・陶芸家といった職業が生まれました。
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A.第七回目の授業では、サプライチェーンマネジメントについて学びました。サプライチェーンマネジメントとは原材料の調達から製造、流通、販売に至るまでの一連の流れを最適化する管理手法です。企業間の情報共有を活用し、全体最適を目指すことで、コスト削減、リードタイムの短縮、在庫最適化、品質向上を実現できるということがわかります。 グループディスカッションではSIMカードについて調べました。SIMカードには金が含まれておりその含有率も、ものによって異なることがわかりました。スマートフォンにも金が含まれており、リサイクルしてデバイス危機に使用されています。 復習の内容として3Rについて調べました。3Rとは、リデュース、リユース、リサイクルの頭文字をとった言葉です。20世紀後半になってから大量生産と大量消費による環境破壊が注目され、アメリカが発祥となりました。2004年のG8サミットで日本が3R実現のための行動計画を提唱したことなどをきっかけに国際社会において3Rの考えが広く普及しました。
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A.第八回の授業では日常的なエネルギーについて学びました。発電の仕組みは様々で、電磁誘導や原子力発電、太陽光発電などがあります。電磁誘導は発電機でコイルの中に磁石を回転させることで電気を生成します。原子力発電は核分裂反応を利用して熱を生み出し、その熱で水を蒸気に変え、タビーンをまわして発電します。太陽光発電は太陽電池を用いて太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換します。光が半導体に当たると、電子が移動し電流が生まれます。 グループディスカッションでは半導体材料について調べました電気的機能性材料にはシリコン、ガリウム、ヒ素があり光的機能性材料にはインジウムガリウム亜鉛酸化物、高い透明性と電子移動を持ち、ディスプレイに利用されています。 復習の内容として半導体開発の背景について調べました。半導体の歴史は、1947年のトランジスタ発明から始まり、集積回路の登場を経て、現代の高度な技術へと進化しました。日本の半導体産業は、トランジスタラジオの成功を皮切りに世界をリードする存在となりました。
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A.第九回の授業ではビスコースレーヨンについて学びました。ビスコースレーヨンの開発には山形大学の秦逸三先生が大きく関わっており旧米沢高等工業学校にその軌跡が飾られています。秦逸三は日本で初めて人造絹糸を開発し、大正7年に帝国人造絹糸を創業しました。帝人は大学発ベンチャー企業の先駆けとして歩みを始めました。その後大正15年に米沢を離れて広島へ移り、その後は帝人の筆頭常務や第二帝人社長などを歴任し、昭和19年に65年の生涯を閉じました。 グループディスカッションでは、製紙工程について調べました。化学パルプの製造工程は木材を細かく砕いてチップを作り、チップを薬品で煮込んで繊維を分解してから洗浄し、リグニンなどの不純物を取り除き、酸素で分解してから薬品で漂白して製造することで完成することがわかりました。 復習の内容として、紙の製造の歴史について調べました。製紙の歴史は、漢王朝時代の紀元105年頃の古代中国にまで遡ります。 宮廷官僚の蔡倫は、桑の樹皮、麻、漁網を混ぜてパルプにし、それを圧縮して乾燥さ紙を開発したと言われています。 この革新は、実用性に欠け、高価だった竹紙や絹などの以前の筆記具からの大きな脱却を示しました。 製紙技術は徐々に中国を越えて広まり、8 世紀にはイスラム世界に到達しました。
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A.第十回の授業では自動車の作り方の5工程について学びました。自動車製造にはプレス工程、ボディ工程、塗装工程、組み立て工程、検査工程の五段階に分かれていることがわかりました。また車が走るための燃料についても学び、ガソリンや軽油の違いなどを理解することができました。 グループディスカッションではエンジンの仕組みについて調べました。オットーサイクルが関係していることがわかり、オットーサイクルは、内燃機関の一種で、ガソリンエンジンの基本的な動作原理を説明する理論的なサイクルで、1876年にドイツの技術者ニコラウス・オットーによって発明されました。オットーサイクルは、吸気、圧縮、燃焼、排気の4つの工程から成り立っていることがわかりました。 復習の内容としてエンジン開発の歴史について調べました。エンジンの歴史は、1769年にフランスのニコラ＝ジョゼフ・キュニョーによって発明された蒸気自動車に始まり、その後、内燃機関やガソリンエンジンの発展を経て、現代の多様なエンジン技術へと進化しました。蒸気エンジンは大砲を運ぶための自動車に応用され、最高速が自足10㎞だと言われています。
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A.
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A.第十二回目の授業鵜では顔料について学びました。元素によって色は異なって見え、亜鉛はジンクホワイト、鉛はシルバーホワイト、チタンはチタニウムホワイト、硫化水銀は朱色になることがわかりました。亜鉛、鉛、水銀には12属であるという共通点があるため含量は12属の元素に適正があるとも考えられます。 グループディスカッションでは好きな色について調べました。私達の班は青色を選び、246度であることがわかりました。組成はR:G:B=0;0:225でした。これがいわゆる代表的な青色とされています。 復習の内容として、顔料の歴史を調べました。人類が初めて顔料を使用したのは約15万年～6万年前の旧石器時代で、 ネアンデルタール人は当時、顔料による身体彩画や死人を埋葬する棺に赤色の顔料を振りまいていました。産業革命以来多くの合成顔料が発見され、絵画やファッションに利用され始めました。 一方、染料系の色素は顔料よりも新しく、紀元前7世紀のバビロニアの楔形文字で書かれた板に染色法の記録があります。
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A.第十三回目の授業では、照明、マッチについて学びました。マッチは大きく分けて、硫黄・松やに・にかわ・赤リン・硫黄アンモニウムを含む頭薬と則薬に分かれており、二つを擦ることで発火する仕組みとなっています。赤リンを黄リンに帰ると自然発火をしてしまうため危険であることも学びました。 グループディスカッションではAirPodsの磁性体、ネオジウムについて調べました。また、AirPodsの材料や製造工程なども調べることで工業化学の視点からのAirPodsの仕組みを理解しました。 復習の内容として、マッチの開発の歴史を調べました。マッチの歴史は、1680年にイギリスのボイルが世界初のマッチを開発したことで始まりました。1827年にはイギリスの薬剤師ウォーカーによって発明されたフリクションライトと呼ばれた摩擦マッチが発明されました。1831年にはサムエル・ジョーンズが浸酸マッチを開発したことで得マッチが普及していきました。
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A. 第十四回目の授業ではカップラーメンの作り方について学びました。また、そばとうどんの量産方法の違いやそれぞれの問題点について学びました。そばは細いため対流、伝熱、拡散の伝わりが、うどんなどの太い麺に比べて量産に向かない点が多いことやデンプンをα化することが食品衛生面において重要であることがわかりました。 グループディスカッションでは容器について考えました。容器の例として日本酒のびんがあります。これは直射日光や高温多湿から守り風味を劣化させないための工夫であり、直射日光に含まれる紫外線が風味を落とす原因になることがわかりました。 復習の内容として、現代の新しい食への開発について調べました。。新しい食をつくる技術はフードテックとよばれ、人口増加などに伴う食糧の需要増加を満たすために,培養肉や植物性代替肉の開発が進んでいます。また,3Dフードプリンターによって,栄養面,機能面,嗜好面が反映された個別化食が生み出される可能性があります。
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A.第十五回目の授業では、カップラーメンの作り方について学びました。またカップラーメンの開発の背景を学びました。カップラーメンは1971年に安藤百福が開発した商品で、当時の日本は食料の安定的な確保が難しい状況であったため、その解決策として発売されました。安藤百福はおなかがいっぱいなら争いは起きないという考えのもとカップラーメンの開発を行ったということを学びました。 グループディスカッションでは精密金型、プレス金型について調べました。これは自動車部品や電子機器など多くの工業製品の量産に高度な金型です。金型は製造業の母と呼ばれており、その加工精度・熱処理技術・組み立てノウハウは非常に高度かつ経験依存型であるとされています。現状は、ベテラン技術者が勘・コツ・経験によって工程を最適化しているが、大学や高専などで連携して技術の継承が必要とされています。 復習の内容として、工業化学について調べました。工業化学とは、地球上にある資源から基礎的な素材やさらに発展させた工業製品の製造に関わる研究の分野です。工業化学が注目する視点として、製造コスト・原料の入手のしやすさ・品質の安定化・用いる物質と反応の安全性・廃棄物の処理のしやすさと環境への配慮などがあげられます。
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A.【書式情報】 毒草を探そう。 著者 赤嵜亮太 探索 共同著者 榎本理沙 日下陽太 小野翔太 提出日 8月6日 キーワード コバラトキシン、コンバロシド 高原、山地、強心配糖体 【要旨】 すずらんの調査によって、すずらんには有毒性があることがわかった。毒は全草にあり、特に根と花に強く存在するなど初めての知見を得た。 探索によって、山地高原と呼ばれる、比較的涼しい場所で自生することが判明した。 【合格に値する根拠】 今回の探索では、自ら山地、高原へ足を運び時間をかけて毒草を探索する過程ですずらんを発見し、体験として学びを得ることが出来た。また、すずらんには、コンバラトキシンやコンバロシドなどの強心配糖体が含まれている。これらは心臓に影響を与える毒性を持っているとされ、事故例を調べると実際にスズランを挿してあったコップの水を飲んだ子供が、死亡した例があることがわかった。 ただし、手で触るなどでの人体への危害はなく、体内に摂取することで害を及ぼすことがわかった。
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A.【書式情報】 人絹発祥の舞台の聖地巡礼をしよう 著者 赤嵜亮太 提出日 7月29日 キーワード 秦逸三、ビスコースレーヨン、帝人 【要旨】 旧米沢高等工業学校の見学、記念碑の撮影を通してビスコースレーヨンの聖地巡礼を行った。旧米沢高等工業学校には秦逸三先生が開発した化学遺産も展示されており、ビスコースレーヨンも見ることが出来た。 ガイドさんの説明や展示を見ることで、帝国人造絹糸株式会社の発足までの流れを学んだ。 【合格に値する根拠】 フィールドワークを通じて時間をかけて体験的に聖地巡礼を行った。また、ビスコースレーヨンを用いて、絹の感触を活かした織物も開発した事で当時の繊維産業を支えたことがわかった。しかし、ビスコースレーヨンには絹のような光沢と柔らかさ、吸湿性があり、衣料・インテリア・産業資材に幅広く使われているが、湿潤時の強度低下や製造時の炭化硫黄使用による環境・健康問題もあることもわかった。
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A.【書式情報】 野菜を育てよう 著者 赤嵜亮太 提出日 7月30日 キーワード 窒素、リン酸、カリウム、ピーマン 【要旨】 ピーマンの苗を化成肥料を与えるものと与えないものの2つの用意し、実際に育ててそれぞれの成長速度を調査した。肥料は苗を購入時と同時にサンガーデン 化成肥料 8-8-8を購入し、使用した。 化成肥料8-8-8は、肥料の正味重量に対して窒素8％、リン酸8％、カリウム8％を含む化学肥料である。 肥料を使わなかった苗と比較すると化成肥料8-8-8にはやはり苗を早く大きく成長させる効果があると考えられる。肥料を使わなかったものは初めての収穫が7月中旬だったのに対して今年は7月上旬に収穫することが出来た これは、化学肥料は鉱物や空気を原料とし、速効性で肥料効果がすぐに現れるという特徴があるためだと考えられる。 【合格に値する根拠】 苗を育てる為に水やり、雑草抜きなど環境を整えるために約10時間を用いて調査した。また、化成肥料の特徴などの調査にも手間をかけ、正しい容量、用法を守って公平な調査に尽力した。
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A.【書式情報】 アク抜きをしよう 著者 赤嵜亮太 共同著者 榎本理沙 羽生胡桃 日下陽太 小野翔太 提出日 8月5日 キーワード ビタミンB1 【要旨】 わらびのアク抜きは、えぐみや苦味を取り除き、食べられるようにする下処理です。わらびを洗い、重曹を加えた熱湯を注ぎ、一晩置きます。わらびにはビタミンB1分解酵素や発がん物質のサイカシンが含まれるため、アク抜きをすることで体に有害な物質を取り除くことができます。 【合格に値する根拠】 アク抜きをするのに一晩かけることで時間を要したため、合格に値する8時間を確保できたと考えられる。 また、化学反応を実際に見ることで体系的な知識を得ることが出来た。
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A.はい。 将来は、今回の授業で得た知見をもとにより効率のいい製品の製造にかかわれるように就職したいと思います。
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A.①工業化の歴史について学んだ。産業革命において、紡織機を動力として用いることができるようになった。それにより、量産化ができるようになった。また、鉱石ラジオについても学んだ。材料としてゲルマニウムが用いられている。ケイ素は、バンドギャップが大きいため、不向きであるとされている。石炭を動力の原料とする前は、水車を用いていたが、1920年ごろから石油が原料となり、量産化を後押しするようになった。 ②あってよかった工業製品について議論した。鈴木純奈、松本碧衣、須田琥珀、青木優菜、今山華百と議論し、私は調査を行った。工業製品として、車を選択した。車の歴史は、動力車が始まりとされている。1769年には、フランスの二コラ・ジョセフにより、蒸気自動車が世界で初めて発明された。電気自動車は、ガソリンエンジン車よりも古くから発明された。電池自動車は1777年、モーター自動車は1823年に発明された。ガソリン車は、1885?1886年に誕生した。ガソリン自動車の発明により、アメリカで馬車に変わるものとして、自動車の量産化が始まった。今では、自動車は単なる移動手段から社会、経済、環境と密接に関わる存在へと変化した。 ③自然科学としての化学と工学としての化学の違いを考えた。自然科学の化学は、実験や観察を行うことで環境や生体内の化学反応を学ぶことであると考える。理論的な化学であり、分子、原子レベルでの自然の法則や現象を理解する際に用いる知識であると考える。一方で、工学の化学は、製品にすることを前提として、設計やその改善を行う際に、物質そのものの状態や組成を変えていく技術を学ぶことであると考える。社会に役立つものづくりを行う際に、大量生産、技術開発を行う。その際、効率を重視した設計が必要となるため、化学工学や化学エネルギーの知識を使用すると考える。
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A.①肥料という視点から、酸・アルカリ工業と水資源について学んだ。肥料には、C,H,O,Mg,N,Ca,Pなどが含まれていると知った。以前は、わらや牛の糞を用いて肥を作成し、肥料としていたが現在では、ハーバーボッシュ法が用いられるようになった。200?300気圧下で、蒸気機関のボイラーを用いてアンモニアを生成する。N,Hが必要となるが、水素は石油から作ると考えると、アンモニアも石油から作っていると考えることができる。 ②プラント記号について調査した。バルブというグループ名で青木優菜、前田悠斗、畑中勝治、鈴木佑涼と議論し、私は、調査を行った。ｐ83図4.11の三角形を二つ合わせた、リボンのようなプラント記号について調べた。これは、バルブの記号である。バルブは、配管内を通る流体の方向、圧力、流量を制御する機器のことである。定義として、流体を通したり、止めたり、制御したりするため、通路を開閉することができる可動機構を持つ機器のことである。 ③プラント記号を覚えるために、教科書を参考に5つのプラント記号の書き取り練習を行った。また、高圧処理を用いた応用例として、食品の高圧処理技術が挙げられる。食品の加工に、1000気圧以上の高い圧力を利用する。それに耐えられる容器にするには、球形、円筒形の形にし、耐圧性のあるチタン合金やステンレス鋼を用いるとよいと考える。加熱殺菌と比較して、香りや色を残したまま食品を殺菌することが可能となる。食品の高圧加工装置としては、高圧容器に高圧力の圧力媒体を圧入して加圧する間接加圧法が用いられている。
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A.①電気化学工業について学んだ。NaHCO?は酸を中和することができるため、灰汁として使用される。NaOHの製造では、アノード、カソード、電解質、隔膜が必要となる。ソーダ製造には、ルブラン法が用いられ、硫酸塩を石灰や木炭と赤熱して炭酸ナトリウムや硫化カルシウムを製造した。これが国内化学工業の始まりであることを学んだ。また、せっけんは油脂とアルカリを混合させてできる。せっけんにもアルカリが必要である。電気分解技術は、洗剤と水素を生み出すために必要不可欠である。 ②ソーダ工業製品の二酸化炭素排出係数を議論した。アルミニウムというグループ名で、山中麻央、渡邉陽菜、荒井巴瑠、青木優菜、坂本彩夏と議論し、私は調査を行った。アルミニウム１トンを生産するのに必要な二酸化炭素排出量は、5152ｋｇである。大気中の二酸化炭素排出を削減するために、再生可能エネルギーを活用することが大切であると考える。低炭素・脱酸素なエネルギー源に切り替える必要がある。 ③電気透析を支える技術を調査した。環境省資料によると、多重効用蒸発装置は、最初の蒸発装置で発生した水蒸気を次段の蒸発装置内の加熱に使用する。濃縮海水を蒸発装置で、塩の飽和溶解度以上に煮詰めることで結晶塩を生成する。サンアクティスホームページによると、電気透析装置は、イオン交換膜と電気の働きで溶液中のイオン性物質を分離し、脱塩・濃縮・精製・回収を短時間で処理することができる装置のことである。電気透析によって、食塩の製造、食品、飲料水の脱塩が行うことができると考えられる。また、炭酸ナトリウムの製造過程を調査し、図で示した。
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A.①鉄鋼について学んだ。工場の仕組みp26を参考に、鉄の作り方を学んだ。コークスは鉄を還元するために用いることを学んだ。金属を取り出す際には、原料が固体だと簡単に混合することができないため、層状にしてから用いることが重要であった。鉄の融点は、1500℃であるため、それに耐えられるコークス炉が必要となる。また、鉄はさびやすいため、合金にすることで耐腐食性にすることができ、新たな性質を持たせることにも繋がっていると知った。 ②鉄の相図から、各温度での鉄の状態を調査した。石墨というグループで、白澤拓磨、松田天、矢萩陽向、青木優菜と議論し、私は調査を行った。炭素量を横軸にとり、０?７％の範囲で描かれる。フェライトと呼ばれる相では、体心立方格子、オーステナイトと呼ばれる相では、面心立方格子である。パーライトでは、フェライトとセメンタイトが層状に交互に並んだ組織となる。 ③石器と鉄器の違いを調査した。石器は、石英、チャートなどを原料にして割ったり、削ったりすることによって作成する。そのため、脆く、欠けやすいのが特徴である。鉄器は、鉄を原料にして、加熱、鋳造、鍛造などの治金技術を用いて作成する。金属でできているため、丈夫で、曲げやすく、再加工が可能であるため、日用品、農具等幅広く使用されると考える。 また、溶鉱炉の温度計測には、サーモグラフィが使用される。測定視野内の最高温度を常に測定するホットスポット測定が行われている。また、色温度計やスペクトル分析、比色計によって計測する方法がある。MACHINEMFGによると、色温度計では、測定プローブを測定対象物に当て、光源から放射されるすべての波長光の強度を直接測定し、色温度を求める。比色計には、フィルター式測色計は特定の波長の光をフィルターにかけることで色温度を測定し、結晶式測色計は異なる波長の光に対する結晶の反応を測定することで色温度を決定する。 さらに、合金を調査した。ステンレス鋼は、耐腐食性があり、さびにくく、耐熱性があり、強度が高いため、湿気や化学物質にさらされる環境でも使用することができる。このことから、機械部品や、家電、スプーンなどにも使用されていると考える。
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A.①非鉄金属について学んだ。非鉄金属は、アルミニウム、銅、鉛、亜鉛、金、銀などである。歴史をたどると、石器→土器→青銅器→鉄器となる理由は、鉄のほうが形を作りやすく、軽いからであると学んだ。1500年前は、灰吹き法で鉛を加えて鉱石から銀を取り出していた。溶解度の差を用いている。今は、電気精錬により、銅や亜鉛を生成している。アルミニウムの生成には、電力、ボーキサイトが必要不可欠となる。また、銅の合金についても調査し、何と何の合金であるか調査した。 ②高峰譲吉とは、どのような人物であるかを調査した。高峰というグループ名で、小笠原大地、坂本彩夏、青木優菜、五十嵐稔二、後藤将太と議論し、私は調査を行った。高峰譲吉は、世界で初めてのデンプン分解酵素、タカジアスターゼを発明した。アドレナリンの発見など製薬業界における成績を数多く残した。多岐にわたる分野で活躍し、官僚、科学者、発明家、起業家などの多くの一面を持つことが分かった。 ③非鉄金属の合金について調査した。アルミ合金、銅合金などが挙げられる。また、磁性銅合金とは、銅を主成分として磁性を持つようにした合金のことである。銅は、磁性を持たないが、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性元素を添加することで磁性を持たせることが可能になる。よって、電磁シールド材や、センサーカバーに使用されると考える。 また、金属の加工方法について調査した。フライパンを例として考えた。フライパンの成型方法について調査した。フライパンは、鋳造によって成型されている。加熱して液体にした金属を型に流し込み、冷やして固める加工技術のことである。複雑な形状を大量生産するのに向いているため、フライパンの成型では、この方法が用いられていると考える。 さらに、現代の電気化学ｐ136を参考にアルミニウムの電解槽を模写し、アルミニウム製造プロセスを学んだ。
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A.①窯業について学んだ。日本は、水が豊富で、「煮る」という作業が行われた。その際に必要となるのが水を入れるための容器である。セラミックスは、やきものとして使用された。セラミック材料であるアルミナは、融点が2030℃と非常に高温であり、イオン結合しているため、高温処理する必要がある。また、イオン結合は硬いという特徴があるため、後から加工することは難しい。よって、原料の粉末をスラリーという固体と液体の状態にすることを学んだ。一方で、ガラスやプラスチックは、分子の長さが異なる高分子であり、融点を持たないことからなんか点という。 ②高温加熱技術について議論した。Front Rightというグループ名で、鈴木晴琉、小野翔太、黒沢行博、日下陽太、青木優菜と議論し、私は調査を行った。この技術を用いた製品として、お茶碗を選択した。陶器は、電気炉で製造される工業製品である。最高温度は１８００℃となり、セラミックスやガラスの溶解を行うこともできる。電気炉の特徴は、可燃ガスを使用しないため、安全性が高く、炉内の温度をコントロールしやすいことである。金属やセラミックス、ガラスなどの温度を均一にすることができる。 ③セラミック材料と金属の違いについて調査した。セラミック材料としてアルミナを選択した。アルミナの抵抗率は10＾14であり、絶縁体である。一方で、金属材料である銅は、1.7×10＾－6であり、導体である。これらの性質を利用して、アルミナは、耐火材料や電気絶縁体として使用されると考える。銅は、電気配線として使用されることが多いと考える。また、電気炉の側面と正面からの模式図を示し、各部分でどのような役割を担っているのかを学んだ。
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A.①サプライチェーンという概念を学び、資源からリサイクルするまでの過程を学んだ。資源は枯渇するが空間資源と呼ばれる最終処分場も枯渇する。よって、３Rの取り組みが必要となる。半導体の原料であるフォトレジストにおいて金を使用する。金は、展性、延性の性質があり、ボンディングの工程でとても薄くすることが可能であるからだ。泥の塊から金を採取するよりもスマホなどからリサイクルしたほうがエネルギーの排出量を抑えることができることを学んだ。 ②リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算した。右前というグループで、鈴木晴琉、小野翔太、黒沢行博、日下陽太、青木優菜と議論し、私は調査を行った。工業製品として、電気自動車を選択した。これには、コバルトが使用されており、1台当たり10㎏である。原子量は、58.9g/molである。よって、1台当たり、169.68mol。密度は、8.9g/cm3であるところまで議論することができた。新規で採掘するよりもCO2排出量は削減できると考えられる。 ③工業製品を一つ選択し、リサイクルにおけるサプライチェーンを辿った。工業製品として缶を選んだ。缶は、缶の材料メーカーから加工工場、運送業者を通して販売店へと輸送されることが分かった。リサイクル過程で、缶は、資源物として分類される。資源として回収された後、表面のインクや塗装を熱処理によって除去する。溶解した金属を鋳造し、再びコイル状に加工することで加工工場へ運ばれ、リサイクルされる。半数以上はもう一度缶として再利用される。この際、アルミ缶とスチール缶では、融点が異なるため、磁性を利用した分別が重要であると考えられる。缶の原料は、スチール、アルミ、ブリキである。 代表例として、アルミニウムを挙げる。アルミニウムは、ボーキサイトを原料に、アルミナを抽出し、電気分解して得られる。アルミニウム地金の半分は、リサイクル由来である。再生アルミは、通常採掘されるアルミと比較して、エネルギー効率が高い。アルミを採掘する過程だけでなく、アルミ合金製造過程において機械に挟まれるなどの労働災害も起きている。
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A.①エネルギープラントについて学んだ。火力発電は、600℃で熱し、ランキンサイクルという蒸気を使用して電気を発生させるサイクルで発電している。発電機は、磁性材料を使用し、フェライト系が用いられる。ネオジウム系はさびるため使用しない。太陽光発電は、固体と固体の張り合わせが難しく、高度な技術が必要とされる。P接合とｎ接合を作る際に膜を作成するため効果となることが分かった。 ②パワープラントを支える材料のサプライチェーンを辿った。サプライチェーンというグループで、山中麻央、渡邉陽菜、荒井巴瑠、青木優菜と議論し、私は、調査を担当した。太陽光発電を選択した。化合物としてCu,Iu,Ga,Seが挙げられる。発電効率が低下しにくいという利点がある。例として、銅のサプライチェーンを示す。鉱石から採取し、溶鉱炉で高温処理し、粗銅を生成する。電解精錬により、純銅を生成する。銅を用途に合わせて形成し、電気製品や配線などに組み込まれる。 ③工場のユーティリティと社会インフラを支える材料について調査した。水を通す排水管の材料について調査した。排水管は、ステンレス鋼管、鋼管、ポリ塩化ビニル管、配水用ポリエチレン管などがある。強度や維持管理の条件などが異なるため、施工場所に最適な材料を選択する必要があると考える。これらの設備は、建設から40?50年が経過して、漏水事故が増加している。工事を行う人材の不足も問題となっている。 また、工場内の発電設備について調査した。住友化学株式会社が、温室効果ガス排出削減に向けて石油コークス発電設備を廃止し、液化天然ガス(LNG)を燃料とする高効率なガスタービン発電設備を新設した。LNG発電では、二酸化炭素排出係数が低い。年間24万トン以上の二酸化炭素排出が削減される。液化天然ガスを燃やして蒸気を出し、その蒸気の膨張力を利用して蒸気タービンの羽根車を回転させる。それにより、タービンにつないだ発電機を動かして発電する。 さらに、ごみ発電の経済性について考えた。ガス化溶融発電を選択した。ガス化炉と溶融炉からなり、ごみを焼却すること以外にも資源を回収して有効活用することができるシステムである。また、不燃物から、鉄・アルミを選別回収して有効活用できるという利点があり、市場価格に応じた収益が期待でき、再資源化することで埋め立て処分コストの削減ができると考える。
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<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/WebClass/WebClassEssayQuestionAnswer.asp?id=226'>
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■総まとめ（無機工業化学2025R07）
</q></cite>
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<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID=11133'>
無機工業化学
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<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=5220'>
成績申請と単位認定請求
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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。
