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.熱エネルギーとは、物質の内部エネルギーのうち物質を構成する原子や分子の熱運動によるエネルギーを指し、ある温度での物質の内部エネルギーから絶対零度における内部エネルギーを差し引いたもの、或いは原子や分子の温度によるエネルギーを指す。 熱 量＝比熱×質量(密度×体積)×温度差ΔTで求めることができ、単位はJ(ジュール)。 ちなみに、熱量の換算は1J(ジュール)＝2.778×10-7 kWh＝2.389×10-4kcalである。
A.家庭内で最も電気消費量が多い冷蔵庫は、四六時中作動させていなければ意味が無いので、節電のしようがないかのように見える電化製品のひとつです。 しかし、冷蔵庫内にものを詰め込み過ぎないようにすることで、庫内スペースを満杯にした場合と半分にした場合とでは、年間に43.84kWhの差が生まれます。 また、ドアを開けている時間を短くすると、ドアを開けている時間が20秒の場合と10秒の場合では、年間で6.10kWhの違いが生まれます。
Q.3
WebClassA.金属結晶は金属結合している。金属結合とは、金属原子はいくつかの電子を出して陽イオンと、自由電子となり、規則正しく配列した陽イオンの間を自由電子が自由に動き回り、これらの間に働くクーロン力で結び付けられていることをいう。金属中を自由電子が移動することで電気や熱のエネルギーが伝えられるので、金属は電気や熱をよく通す。また、熱をよく通す金属は電気も同様によく通す。
Q.4
WebClassA.テスターは直流電圧、交流電圧、抵抗値、直流電流などを測定するときに使用する計器。 テスターには、アナログとデジタルの２種類あり、デジタルテスターはデジタル表示なのですぐに値を読み取ることが可能。 また、高機能なものは周波数や電流測定機能が付いています。周波数測定や電流測定をするときは別の計器を使用する。 テスターでは電圧測定と導通測定をメインで使用している。 アナログテスターは針（メーター）が動くので、針の指す指示値を読み取る。
Q.5
WebClassA.左側に負極、中央に電解液、右側に正極を書き、その間を|で隔て、一番左に(-)、一番右に(+)を書く。正極と負極の活物質は、電極を書く場合も、電解液中の物質を書く場合もある。 たとえば、ダニエル電池の電池式は、下記。 (-) Zn | ZnSO4 aq | CuSO4 aq | Cu (+) ダニエル電池の場合、正極活物質は CuSO4 aq中のCu2+である。 また電極は、電子が流れ出す極をアノード、流れ込む極をカソードと呼ぶ。
Q.6
WebClassA.1833年にマイケル・ファラデーが発見した、電解質溶液中の電気分解に関する法則で、第一法則と第二法則がある。 第一法則は析出（電気分解）された物質の量は、流れた電気量に比例。 第二法則は電気化学当量は化学当量に等しく、同じものである。 例えば、カチオンがCuのように2価を持つ場合、陽イオンごとに、陰極から陽イオンに移動する2つの電子があります。そのため、カソード上のすべてのCu原子の配置については、今t時間の間に合計nの数があるだろうと言うカソードに堆積した銅原子の量、従って移動した全電荷は、約２ｎｅクーロンであろう。堆積した銅の質量ｍは明らかに堆積した原子の数の関数である。従って、堆積した銅の質量は電解質を通過する電荷の量に正比例すると結論付けることができる。したがって、堆積した銅の質量m ∝ Q電荷量は電解液を通過します。
Q.7
WebClassA.酸化体Oxと還元体Redの間の電子授受平衡反応を考える。 Ox + ze- ? Red 系に挿入された不活性電極の持つ電位Eは、平衡時には以下の式で記述され、これを酸化還元反応におけるネルンストの式という。 E = E° + RT/zF ｌｎ aox/aRed 起電力を求める際は △E = E正極 - E負極 で求められる。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式とは電気化学反応の速度と過電圧との間の関係を記述する方程式。電極反応における過電圧 η は電流 I の関数として η＝a＋b log I の形で表される。aとbは定数で、bはターフェル勾配という。
Q.9
WebClassA.電気化学測定とは、セルに対し電気的な信号を印加することで化学的な反応を起こすこと、またその応答信号から内部で起こっている化学的反応を評価することである。 一般的な例では水の電気分解がある。水中に2つの電極を入れて電極間に電流を流すと、水が電気分解されて正極からは水素ガス、負極からは酸素ガスが発生する。 全体反応 H2O → 1/2 O2 + H2 アノード反応 H2O → 1/2 O2 + 2H+ + 2e- カソード反応 2H; + 2e- → H2
Q.10
WebClassA.phセンサー [H+]を直接測定することで、pHを算出できるのがpHメーターの測定できるメカニズム。 一般的なセンサは、pH感応ガラス膜を隔てて内側に銀塩化銀電極を配置しKClの内部液を有する構成になっている。また、導電性を有し、これがpHによって変化してpHセンサとなる。pH感応ガラス膜のpH感度は徐々に変化するために、常にpH感度の補正が必要となる。 今では、絶縁膜を利用した補正のいらないセンサーも開発されている。
Q.11
WebClassA.なし
Q.12
WebClassA.腐食とは、化学・生物学的作用により外見や機能が損なわれた物体やその状態をいう。 金属の腐食とは、周囲の環境と化学反応を起こし、溶けたり腐食生成物(さび)を生成することを指す。 金属の腐食は酸化還元反応により表面の金属が電子を失ってイオン化し金属面から脱落して行くことで進行する。金属イオンが酸化物に置き換わってゆく過程で結晶構造や物性が著しく変化する場合は、金属が腐食すると形状ならびに強度が損なわれ錆として捉えられる。
Q.13
WebClassA.なし
Q.14
WebClassA.なし
Q.15
WebClassA.デジタルデトックス デジタルデトックスとは、スマートフォンやパソコンといったデジタルデバイスから距離を置き、ストレスや疲労をデトックス（排泄）すること。テクノロジーが進化し、インターネットが生活必需品となった現在だからこそ、ときにはデジタルデトックスを行なう必要がある。 メリットとして、脳機能が回復する、睡眠の質が良くなる、SNS疲れがなくなるなどが挙げられている。 日頃、ケータイやパソコン、タブレットの光を浴びて疲れている人はキャンプなどに行って自然を満喫するのも良いと思う。
Q.16
WebClassA.教科書は準備できた。
Q.20
WebClassA.はい 特にエネルギーの視点から環境に配慮し、啓発活動も時間があればしていきたい。
Q.20
WebClassA.「はい」 卒業研究に生かしたいです。さらに、その後社会に出た後も多角的な視点の一部として活用したいです。
Q.16
WebClassA.事前に教科書は入手できたが、電流計を用意することはできなかった。教材費を事前に用意していなかったから。
Q.14
WebClassA.ミドリムシは0.05mmほどの大きさの水田や水たまりで見かける藻の一種だ。ミドリムシは、ワカメやコンブと同じ仲間に分類される。植物のように光合成を行い、動物のように動く、動植物の両方の性質を持つ生き物だ。 水と光があれば育つので生産性がよく、ビタミン、ミネラル、アミノ酸など59種もの栄養素を含むため、食品としての価値が高い。また、二酸化炭素を吸収する能力が高く環境問題の解決に役立つと期待されている。
Q.13
WebClassA.亜鉛金属は毒性がほとんどなく、また採掘が比較的容易な元素であることから環境負荷が低い蓄電池が構築可能であると考えられる。加えて、亜鉛金属はアルカリ溶液中 (pH = 14) で酸化還元電位が低いものの，水素過電圧が高く、水溶液中で水素発生をともなわない析出（充電）が可能であるという負極金属として有利な特徴を有している。 酸化金属を正極活物質とし，亜鉛負極，アルカリ電解液を用いる電池は，高エネルギー密度かつ高出力を特徴としているため。
Q.12
WebClassA.全面腐食（均一腐食） 全面腐食（均一腐食）はもっとも基本的な腐食形態で、金属の表面全体が均一に腐食し、失われていく現象である。金属に含まれる不安定な原子が外へ飛び出すとき、安定状態の原子をプラス極、不安定な原子をマイナス極として、表面にごく微小なミクロ腐食電池を形成する。 腐食電池は金属の表面でランダムに発生し、どこか一カ所に偏るようなことはない。そのため全面腐食が起こると、年月とともに少しずつ、かつ均一に金属表面が失われていく。塩酸や硫酸、有機酸などといった酸化力の弱い環境で起こりやすく、屋外の大気中で起こる錆はほとんどがこの全面腐食である。 腐食の速度が遅く、損耗の程度も均一なため、対処はそれほど難しくない。腐食速度から耐用年数を計算すれば、安全な板厚はすぐに求められる。また、環境に適した材質を選定することで、腐食そのものを防ぐことも可能である。
Q.10
WebClassA.ガラス電極法とは、pHガラス電極と比較電極の2本の電極を用い、この2つの電極の間に生じた電圧（電位差）を知ることで、ある溶液のpHを測定する方法である。 ガラスの薄膜の内側・外側にpHの異なる溶液があると、薄膜部分にpHの差に比例した起電力が生じます。この薄膜を「pHガラス応答膜」と言われる。 理論上、溶液が25℃の場合2つの溶液のpHの差が1違えば、約59mVの起電力が生じる。 通常、pHガラス電極の内部液にはpH7の液を用いるため、pHガラス応答膜に生じた起電力を測定すれば、サンプルのpH値がわかります
Q.8
WebClassA.電気分解において，電解生成物が引続いて析出できるよう端子に加えるべき最小電圧。電圧-電流曲線を実測し，電流が電圧とともに急増する点で電解生成物の析出が始るので，このときの電圧として求める。熱力学的計算から求められる値を理論分解電圧という。理論分解電圧に分極電圧を加えたものが分解電圧となる。
Q.7
WebClassA.起電力（きでんりょく、electromotive force, EMF）とは、電流の駆動力のこと。 または、電流を生じさせる電位の差（電圧）のこと。単位は電圧と同じボルト (Volt, V) を用いる。 起電力を生み出す原因には、電磁誘導によるもの（発電機）、熱電効果（ゼーベック効果）によるもの（熱電対）、 光電効果（光起電力効果）によるもの（太陽電池）、化学反応によるもの（化学電池）などがある。
Q.6
WebClassA.物質を作る電解製造としては、食塩を作るときの電気透析、食塩電解の塩素、アルミニウム精錬のアルミニムなどがあります。 また純度を高めることでは銅の電解精製がよく知られている。
Q.5
WebClassA.物質に通電するための仕組みの単位を、電解槽、セルという。 セルには電極があり、通電するだけでなく電気を取り出すのにも使いう。この場合はセルを電池と呼ぶ。 セルをいくつか直列につないで、電気エネルギーを取り出せるようにしたものはバッテリーと呼ばれる。
Q.3
WebClassA.イオン結晶は、異符号のイオン同士が隣り合いクーロン力によって結び付けられ固定されることでできる。イオン結合は強い結合なのでイオン結晶は融点が高く、硬い性質を持つ場合が多いが、脆くて壊れやすい性質も持つ。この性質を劈開という。これは、外力が加わると同符号のイオン同士が接近して、互いに反発しあうためである。 通常、固体では電気伝導性はないが、融点を超えて液体となった場合や溶質として水などに溶かすと電気を導く。これは、液体や水溶液になることで電荷を持ったイオンが移動できるようになるためである。水溶液中では電離して水和イオンとして存在する。このように水中で電離する物質を電解質という。
A.現在の私たちのくらしや社会は、エネルギーの消費によって成り立っている。日常生活に欠かすことのできない電気、ガス、水道はもちろん、現代社会の基礎となっている運輸、通信なども全てエネルギーを利用している。また、私たちの目に見えないところでも、多くのエネルギーが消費されており、農作物、食品、洋服など、あらゆる製品はその生産過程においてエネルギーを利用しており、エネルギーが私たちのくらしを支えている。このうち、私たちのくらしや生産の現場で電気、ガス、ガソリン、灯油など直接的に消費されているエネルギー（直接エネルギー）だけでなく、私たちが購入する食料、洋服やさまざまな製品の製造工程に用いられる原材料生産や製造、加工、輸送などに間接的に消費されているエネルギー（間接エネルギー）もある。
A.光エネルギーとは、電磁波の一種である光がもつエネルギーを指す。単位はジュール(J)。光エネルギーは光に含まれる光子の数と光子の周波数（波長）によって決まる。
A.1キロ分のダイエットをすることを仮定する。1グラム分の脂肪を燃焼させるのに必要なエネルギーは9キロカロリーである。つまり、1キログラム分の脂肪を燃焼させるには1000×9＝9000キロカロリー分のエネルギーを必要とする。1キロカロリーは4148ジュールなので、9000×4148＝37332kJのエネルギーが必要になる。水素1molを燃焼させるには284kj必要である。よって、脂肪１キログラム燃焼させるのは、131mol分の水素を燃焼するエネルギーが必要である。
A.人間が生活する中で様々なエネルギーを消費している。ガスや電気、灯油、ガソリンなどが挙げられる。エネルギー消費は1950年あたりからだんだんと増えている。家電製品、自動車の普及、工場の生産活動が増加したことなどが理由と考えられる。日本のエネルギー消費の割りの中で、一番多いのが過電・照明等で36.1%、二番目に多いのが給湯で27.6%、次いで暖房が25.4%である。その中でも家電による電気の消費量の増加率が最も大きい。今後も電化製品の使用が増えエネルギーの使用量の増加が多くなることが予想される。
Q.3
WebClassA.化学結合別に電気伝導性を見ると、分子結晶、共有結合(黒鉛以外）は電気の伝導性がなく、イオン結晶も水溶液にしない限り伝導性はない。金属結晶は電気の伝導性がある。これは、自由電子の有無に起因する。自由電子があることで伝導性が増すが、結合が緩くなるので柔らかさ(展性・延性)を持っていたり、金属光沢をもつ。逆に、イオン結合などは自由電子がない分結合が硬いが、一般にもろく、電気伝導性がない。 自由電子の性質を使って電線などの材料には抵抗がある程度低く、比較的安価な銅が用いられている。
Q.4
WebClassA.電流・電圧を測定するにはテスターを用いるのが便利である。基本的に赤色は＋側、黒を-側に当てる。直流の電圧測定の場合、回路に対して並列にリード棒を当てる(リード棒+を+側に、-を-側に当てる)。電圧測定では、測ろうとする回路に（電源を入れて）電気を流した状態で測定します。直流の場合DCに、交流の場合はACモードを合わせる。 直流の電流測定の場合、回路に対して、直流にテスターのリード棒を当てることで電流を測定することができる(回路に割り込むようにつなぐ)。電流測定では測ろうとする回路の電気を流した状態で測定する。
Q.5
WebClassA.電池には電極がある。酸化が起きる曲をアノード、還元が起きる曲をカソードと呼ぶ。以前はアノードを陽極、カソードを陰極と呼んでいたが、正極を陽極が紛らわしいのでアノード・カソードと呼ぶ。アノードは電流が外部回路から流れ込む極で、カソードは電流が外部回路へ流れ出す極であり、アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方である。 それとは別に正極と負極という呼び方があり、電位の高い極を正極、電位の低い極を負極と呼ぶ。正極・負極の高低に注目した呼び方である。
Q.6
WebClassA.電気分解は電気の授受によって引き起こされる現象である。電気分解を行ったとき、各電極で発生または析出する物質の量は電子の授受に関係したイオンの価数および、電解に使われた電気量(電子の物質量)に関係している。これをファラデーの法則と呼ぶ。この電子１molあたりの電気量F=96500(C/mol)はファラデー定数という。ファラデーの法則・ファラデー定数を用いることで、流した電気量などから気体として発生する量や析出量がわかる。
Q.7
WebClassA.電気量が物質量に対応するとしたら、電位は物質の酸化力に対応する。詳しく言うと酸化力は物質と物質の相対的な関係で決まる。つまり、平衡反応に対応することになる。しかし、Fe3+とFe2+が混ざっていたら、Fe3+が多いほうが電位が高くなる。このことを定量的に示したのがネルンストの式である。 E=E?-(RT/ｎF)log(K) (E:電位、E?:標準電極電位、R:気体定数、T:温度、n:物質量）の式であらわされる。 授業に出席したが、出席ボタンを押し忘れました。
Q.9
WebClassA.電気化学測定法は、電池やメッキの基礎となる電気化学の学問分野を基礎にして、溶液のイオン残量や残留物質を定量・定性分析する手法である。測定は電位差を測定する方法と、電流を測定する方法の二つに大別される。電位差測定法、電気伝導度測定法、アンペロメトリー・ボルタンメトリー、交流インピーダンス法などに応用されている。 例として、電位差測定法は、溶液内の目的成分の濃度を作用電極と参照電極の起電力の差から測定し、溶液中のイオン濃度や酸化還元電位の測定に利用されている。また、滴定と組み合わせて当量点の決定を電極電位変化より行う電位差滴定法もあり、電気化学測定法の一つとして古くから応用されている。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式は、電気化学速度論において電気化学反応の速度と過電圧との間の関係を記述する方程式である。スイス人科学者のユリウス・ターフェルに由来する。単一の電極に関するターフェルの式は以下のように表現される。η＝A×ln(i/i?) (η：過電圧、A:ターフェルの傾き、i:電流密度A/m?、i?:交換電流密度A/m?）
Q.11
WebClassA.不働態は、金属表面の腐食作用に抵抗する酸化被膜が生じた状態のこと。この皮膜は溶液や酸にさらされても解けることがないため、内部の金属を腐食から保護するために用いられている。実用例を挙げると、 アルマイト：希硫酸などを用いた電気分解により、アルミニウム表面に酸化アルミニウムの被膜を形成する。 ステンレス：含有するクロムの空気酸化により、表面に酸化被膜を形成する。 発色チタン：チタンやジルコニウムは陽極酸化処理によって多彩な発色を呈する。紫外線劣化しない発色法として宝飾品・装飾品に用いられる。
Q.10
WebClassA.ガラス電極によるpHの測定法は、ガラス電極と比較電極の2本の電極を用い、この2本の電極の間に生じた電位差を測定することで、pHを知る方法である。ガラス薄膜の両側にpHの異なった溶液があると、ガラス薄膜部分に両方の溶液のpHの差に比例した起電力が発生する。実際の形として、薄いガラスの膜で作られた容器の中にpHのわかっている溶液Bを入れ、これを測定液Aの中に浸すと、ガラス膜の内側に起電力が生じる。二つの溶液A、Bに適当な電極を浸して、その量電極間の電位差を電圧Vで測定することによって、ガラス膜に発生した起電力を知ることができる。
Q.12
WebClassA.金属やセラミックス、プラスチックなどは腐食を起こす。金属の腐食は酸化還元反応により表面の金属が電子を失ってイオン化し金属表面から脱離していくことで進行する。生じたイオンは酸素により酸化物や水酸化物、炭酸塩となる場合が多い。酸化物が表面を覆うことで内部に酸素や水の侵入を防ぎ、全体の腐食老朽化を防ぐ。アルミニウムやステンレスなどにこの性質を応用している。 トタンは鉄を亜鉛でメッキすることで、バリア層よりも深い傷がつくと亜鉛と鉄との間で電解腐食を生じる。このときメッキのほうが優先的に腐食を受けることで、鉄の方の腐食を大幅に遅らせることができる。
Q.13
WebClassA.1780年にイタリアで、カエルの足の神経に2種類の金属を触れさせると電気が流れることを発見したのが電池の原理の始まりといわれる。1800年にボルタが銅と亜鉛を電解液に付けた化学電池の原型、ボルタ電池を発明した。その後、1868年にはフランス人のルクランシェが「ルクランシェ電池」を発明した。これは現在の乾電池の母体になるものであった。しかし、塩化アンモニウム溶液がこぼれたりして不便なところもあった。1888年にドイツ人のガスナーが液がこぼれない電池を発明した。水分があってもこぼれないことから「乾いた電池」と呼ばれている。 1885年には日本でも屋井先蔵が独自の乾電池を発明している。 出席ボタンを押すことを忘れていました。
Q.14
WebClassA.植物を燃やすと熱が出る。このエネルギーを使えば調理や発電ができる。つまり植物の燃焼によりエネルギーが放出されているということである。燃焼することで植物の体は二酸化炭素と水に分解される。 光合成をすると、二酸化炭素と水を太陽エネルギーを用いて炭水化物を合成する。これは燃焼の逆反応である。このとき植物が1molのco2を炭水化物に変換するには少なくとも480kJのエネルギーを必要とする。光合成をすることで植物は二酸化炭素を固定することができる。植物は自然界の中で生産者としての役割を持っている。 出席ボタンを押すことを忘れていました。
Q.17
WebClassA.電池やキャパシタについて調査した。 コンデンサには電気をためる性質がある。また、回路内の電圧を一定に保つ性質がある。ノートパソコンやスマートフォンに用いられている。コンデンサには個体のコンデンサとアルミ電解コンデンサがある。アルミ電解コンデンサは、電極にアルミを利用し、中には電解液が入っている。熱に弱かったり液漏れなどのデメリットがある。個体コンデンサは中身が個体であるため、液漏れがないこと、熱に強いというメリットがある。寿命もアルミコンデンサに比べ、長いという特徴もある。
Q.18
WebClassA.学校を卒業しても教科書を持つことの意義について議論した 教科書に記載されているような情報は、専門家により精査されている場合がほとんどである。また、その道の専門家でもある教員が選んだものなので情報として信頼できる。そのため、何かを調べる際にとっかかりには最適であると考えられる。逆にインターネット上の情報はだれでも情報発信できる時代なので情報の社者選択が必要になる。変ええて時間がかかってしまう。そのため、卒業後に何かじら下手いときに教科書を頼ることは簡単で確実な方法の一つだと思う。教科書を所有し続けることには以上のような価値があると考えられる。
Q.16
WebClassA.受講前に教科書やテスターを準備することができた。
Q.15
WebClassA.情報社会の発展は、社会に様々な便利をもたらし、人々の生活を快適なものにしていく可能性がある。しかし、人々がしっかりとした選択能力を持たないと、過剰な情報に振り回されて適切な判断ができず、かえって混乱に陥る危険がある。量的には情報が豊富に存在していても、有用な情報が不足しているという質的貧困状態がしばしばみられるという。また、大きな組織や権力による情報操作によって人々の環境への適応行動を誤らせる危険が大きいことなども意識しなくてはいけない。
Q.20
WebClassA.はい、 自分は将来だれかの役に立つような人間になりたいと思っている。実際に明確になりたいものはないが、自分が今学んでいる専門的なことを生かせることがしたい。とにかく今は将来に向けて自分できる精一杯で勉強したい。
Q.19
WebClassA.不働態は金属表面の腐食作用に抵抗する酸化被膜が生じた状態のことをいう。この皮膜は溶液や酸にさらされても溶け去ることがないため、内部の金属を保護するために用いられる。すべてに金属が不働態になるわけではない。不働態になりやすいのは、アルミニウム、クロム。チタン、亜鉛、などやその合金である。アルマイトはアルミニウムの陽極酸化処理。希硫酸などを用いた電気分解に余栄、アルミニウム表面に酸化アルミニウムの被膜を形成したものである。アルマイト処理されたものにやかんがある。実際に自宅にあるやかんは錆びておらず、鉄のやかんなどに比べとても軽い。
Q.20
WebClassA.はい loTに対する考えを深めていきたい
Q.15
WebClassA.loT loTとはあらゆるものがインターネットにつながることで生活の向上や生産性の向上に大きな効果をもたらし、これまで考えられたビジネスのモデルを根底から覆すことになると言われていることです。
Q.16
WebClassA.教科書を購入した
Q.14
WebClassA.紫外線 光がないと生きれない生物は多いがその多くは光と共に太陽からもたらされる紫外線に弱く、太古の時代は陸上で生活することが困難であった。しかし、オゾンという物質が合成されて地球を覆うと紫外線をほぼ反射し、陸上生活が可能となった。
Q.13
WebClassA.電池の始まり はじめて電池を作ったのはボルタという人でどうと亜鉛を食塩水につけるという簡単なものだったが水中の水素イオンが電子の授受を邪魔する分極が起こってしまって起電力が大幅に下がってしまった。これを解決したのがダニエル電池でここから実用的な電池の歴史が始まった。
Q.12
WebClassA.腐食の種類 腐食にも種類があり、全体的に腐食加工を施したとしても加工時均一にしないと一部分から穴を開けるように腐食が進み、強度が大きく下がってしまう。
Q.11
WebClassA.不動態 不動態とは主に金属物質が酸化皮膜を形成することで内部の金属が酸化されにくくなる現象のことを言う。この現象を利用して建材などやキッチンの材料などに使用される
Q.9
WebClassA.電気化学測定法の種類 電気化学測定法は、電池やめっきの基礎となる電気化学を基礎として、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。測定は電位差を測定する方法と電流を測定する方法の二つに大別され、電位差測定法、電気伝導度測定法、アンペロメトリー・ボルタンメトリー、交流インピーダンス法などに応用される。
Q.10
WebClassA.センサーの種類 センサーと言っても多様で光や熱などの環境に反応するセンサーや、動きなどに反応するセンサーもあり、これらは主にそのまま測定器に使われたり、感知すると特定の行動をする様にプログラミングするなどの用途がある。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式 電気化学速度論において、ターフェル式とは電気化学反応の速度と過電圧との間の関係を記述する方程式であり、スイス人化学者のユリウス・ターフェルによって命名された。
Q.7
WebClassA.ネルンストの式 ネルンストの式とは、電気化学において、電池の電極の電位 E を記述した式である。1889年にヴァルター・ネルンストによって提出された。 酸化還元電位などを求める式を組み立てることができる。
Q.6
WebClassA.金属製錬 電気分解の要領で金属を分解すると電子のやり取りをする金属とその他の不純物とを分けることができ、極めて純度の高い金属を得ることができる。
Q.5
WebClassA.アノードとカソード アノードカソードは電位の高低ではなく、電流の向きにより区別する方法である。電位の高い低いの区別には正極・負極を、電流の向きの区別にはアノード・カソードを用いるのが望ましい。
Q.4
WebClassA.電圧の測り方 電圧を測るにはテスターというものが便利でリード棒というモノを二箇所に当てるだけでその間の電圧を測ることができる。
Q.3
WebClassA.金属と非金属 金属は電気伝導性を示していて電気をよく通すものが多いが非金属と呼ばれるものは電気の抵抗がある程度あり、一見何の役にも立たないように見えるが 温度変化や電気量により通る電気を制御できるので電子回路などに必要不可欠なものになっている
A.1日のエネルギー 人が一日に消費するエネルギーは成人女性で1400～2000男子で2200ほどとなっている。このほとんどは運動で消費されるわけでなく、細胞が活動する時に使われるので運動の多寡は実はそこまで関係していない。
A.エネルギー変換 エネルギーには種類があり、熱や電気、運動などがんあるがその中でも電気エネルギーはうまく使えばどのエネルギーにも変換することができる万能エネルギーである。よって使い勝手の良い電気エネルギーをその他のエネルギーによって作ろうとするがそれには変換効率というものがあり、どれだけ技術を尽くそうが半分ほどのエネルギーしか変換することができない。
A.エネルギーの単位には各分野によって異なる。 仕事はJ（ジュール）、単位時間当たりの仕事は仕事率でkWh(キロワット時)、熱量はcal(カロリー）、核物理学はeV(電子ボルト)、分光学はE（エネルギー）など様々存在する。
A.エネルギーはほとんどの生活に直結しており、例えば電気やガス、水道などあらゆる場面でエネルギーを使用している。そもそもエネルギー資源は「化石燃料」と「非化石エネルギー」に分けられ、「化石燃料」は石炭や石油などが化石化し、燃料となったものであり、「非化石エネルギー」は原子力エネルギーや、太陽光、風力等の再生可能エネルギーなどがある。
Q.3
WebClassA.電気の通しやすさである導電率は、セル定数をa、電極間距離をd、電極面積をSとすると、a=d/Sで求めることができる。また化学結合には多くの種類があり、共有結合、イオン結合、金属結合、分子間力の結合がある。 各結合により粒子間の引力や融点などが異なる。
Q.4
WebClassA.回路計にはアナログ式回路計とデジタル式回路計がある。 入力インピーダンスを出来るだけ高いものを選ぶと良い。 デジタル式回路計では電圧、電流、電気抵抗、周波数などを測定することが出来る。 回路に直列に挿入して使う。 電池の起電力を計るにはデジタル式回路計を使う。
Q.5
WebClassA.化学式やイオン式が存在するのと同様に、セルの構成を表すのに電池式を使う。 電池式を書く際、負極を左側に書き、中央に電解液、正極を右側に書く。 その間を｜で隔てて、一番左に-、一番右に+を書く。 電池の電極は、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呼ぶ。また、アノードは電流が外部回路から流れ込む極で、カソードが電流が外部回路へ流れ出す極である。
Q.6
WebClassA.電気分解で、アノードまたはカソードで変化する物質の物質量をn(mol)、流した電気量をQ（C)、ファラデー定数をF（C/mol）としたとき、n=Q/Fという式が成り立つ。
Q.7
WebClassA.電池の起電力は、電解液に異なる金属を触れさせると起電力を生じ、イオン化傾向が異なる金属同士ほど起電力が大きくなる。 また、イオン化傾向が大きい金属を卑金属という。
Q.9
WebClassA.時間とともに、向きや大きさが変化する電流のことを「交流」という。 そのときの電流の様子から材料の物性を測定することができ、この方法を「交流インピーダンス法」という。 交流インピーダンス法を応用した商品として「左右部位別体組成計」や、塩分濃度を測定することができる「塩分計」がある。 塩分計では、塩分濃度を電気の流れやすさである「導電率」から求める。
Q.8
WebClassA.電極の間にもともと電位差が存在し、これは「電池の起電力」と同じであり「理論分解電圧」と呼ばれる。 実際の電解では、過電圧を含むそれを上回る電圧をかける必要があり、実際に印加した電圧を「槽電圧」という。この「槽電圧」と「理論分解電圧」の比を「電圧効率」という。例をあげると、過電圧が0であれば、電圧効率は100％である。
Q.11
WebClassA.普通なら溶けるはずの溶液に金属をいれても溶けない現象がある。これは、金属の表面に酸化物の不溶性薄膜ができるためであり、この状態を不働態という。例を挙げると、鉄は希硝酸に溶けるが濃硝酸にほとんど溶解しない。
Q.10
WebClassA.溶液の中身がよくわかってなくても、白金を溶液に入れ、銀塩化銀電極を使えば、電位を測定することができる。 これをORP測定装置そして販売しており、殺菌力や水質チェックに使うセンサーとして用いられる。 ORPとはOxidation-Reduction-Potentialの略称である。 その他にも銀塩化電極を2本使い、間にガラス薄膜を使い、その電位を測定する装置もある。
Q.12
WebClassA.電気シェーバーの網は、不働態に線をつなぐ「リードフレーム」、回路を構成する「プリント基板」、グラビア印刷の「印刷ロール」のいずれも金属に微細な加工をすることにより精密なパターンを作り上げている。 それは金属の表面の溶かしたくない部分に耐食性の膜を塗ってから腐食液につけ、レジストのないところを溶かして作る。耐食性の膜をレジストという。 上記のような加工をエッチング加工と言う。
Q.13
WebClassA.アルカリ乾電池に使われる水酸化カリウムは、その濃度を高めることができ、溶液抵抗を下げることができる。 よって化学エネルギーから電気エネルギーへ変換ロスをできるだけ小さくしたいという技術者の考えがあった。 また鉛、酸亜鉛、硫酸鉛を使った鉛電池は、全て固体なので充電式として繰り返し使用することが出来、硫酸も濃くすることが出来るために溶液抵抗が小さくロスも少ない点で評価された。
Q.14
WebClassA.光は生物にとって非常に重要な役割を果たしている。 代表的なのは光合成であり、植物はこれにより成長や増殖に必要な有機物を自ら作り出すことが出来る。
Q.17
WebClassA.センサーを応用した工業製品について調査しました。 実家の玄関のために購入したセンサーライトについて調査した。気配を瞬時に感知するため非常に使い勝手が良い。
Q.18
WebClassA.不働態を応用した工業製品について調査しました。 実家で使用しているスプーンについて調査した。十数年使用しているのにも関わらず錆びがなく、不働態化の強力さを実感した。
Q.19
WebClassA.エッチング加工を応用した工業製品について調査した。 電動髭剃りの網について調査した。 見た目や感触からはエッチング加工が施されていることは予想できなかったが、使用感などから加工の実績が現れていると感じた。
Q.16
WebClassA.教科書を授業開始前までに準備することが出来た。 予習の意をこめて、初回授業までに軽く教科書を読み込むことが出来た。
Q.15
WebClassA.社会を生きる上で情報を理解することは非常に重要である。 社会情勢のことや、身近なものだと天気のことなど、社会と情報は密接な関係である。
Q.20
WebClassA.「はい」 この講義を通して、普段から利用しているエネルギーという分野について深く学ぶことが出来た。 今後は、自分でエネルギーのさらなる応用性を見つけ出したいと感じた。 光を応用した工業製品について調査した。ソーラーパネル搭載のライトについて調査した。 ディスプレイを応用した工業製品について調査した。iPhoneについて調査した。
Q.20
WebClassA.はい 大学生活も半分以上が過ぎたのでこの講義やほかの講義で学んだことを今一度思い出し、将来の事について考えなければならないと思う。 今まで学んだことを活かして自分がより成長できるように頑張っていきたい。
Q.19
WebClassA.
Q.15
WebClassA.
Q.16
WebClassA.事前に教科書を準備することができた。
Q.18
WebClassA.
Q.17
WebClassA.
Q.14
WebClassA.電気泳動とは荷電粒子や分子が電場中を移動する現象であり、最近では新型コロナウイルスなどのPCR検査に応用されている。
Q.13
WebClassA.実用電池のほとんどで電解液にアルカリ溶液、負極活物質に亜鉛が使われているかというと、アルカリ溶液は濃度を高くすることができ、溶液抵抗を低くすることができる。 亜鉛は軽く、さらにアルカリ溶液で不動態化するので腐食を防ぐことができる。
Q.12
WebClassA.金属の腐食は、酸化還元反応により表面の金属が電子を失ってイオン化し、金属面から脱落していくことで進行する。生じたイオンは酸素により酸化物、水酸化物となり表面に堆積する。金属が腐食すると形状や強度が損なわれる。
Q.10
WebClassA.
Q.11
WebClassA.不働態とは、金属表面の腐食作用に抵抗する酸化被膜が生じた状態のこと。 この被膜は溶液や酸にさらされても溶けることがないため内部の金属を腐食から保護するために用いられる。 不動態になりやすい金属は、アルミニウム、クロム、チタン、亜鉛などである。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式とは過電圧と電流密度の関係を示した電気化学板、アレニウスの式のようなものである。 η=a±blog|J|
Q.9
WebClassA.電気化学測定法とは、電池やメッキ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ある。 測定は電位差を測定する方法と電流を測定する方法の二つに大別され、電位差測定法、電気伝導測定法などに応用されている。
Q.7
WebClassA.ネルンストの式とは電気化学において、電池の電極の電位Eを記述したものである。 E=E0-RT/nF・log(K)
Q.6
WebClassA.電気量を測る装置は電量計またはクローメーターと呼ぶ。測ろうとする電流を電解液に通じて、電気分解をして、析出した金属または気体の量を測り、ファラデーの電気分解の法則を使って、通じた電気の量を知ることができる。
Q.5
WebClassA.一対の電極を備え電解質を支える一組をセルという。 酸化が起きる極をアノード、還元が起き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、カソードは電流が外部回路へ流れ出す極である。
Q.4
WebClassA.電池の起電力を簡単に測るには、デジタル回路計を使う必要がある。ただし、デジタル回路計の入力インピーダンスによっては測定誤差が大きくなるので、電極電位を測定するには電位差計を使う。
Q.3
WebClassA.電気が流れるのは電気を運ぶ何かが移動するからであり、この電気を運ぶなにかをキャリア（担体）という。 キャリアには電子とイオンがあり金属は電気伝導、電解液はイオン伝導である。
A.冬の家庭で使われているほとんどのエネルギーは給湯と暖房に使われている。 熱は温度の高い方から低い方へと移動するので暖かい部屋からは常に冷たい外気へ排熱されている。
A.電位差計（ポテンションメーター） 未知の電圧を既知の電圧と比較することにより、極めて精密に電圧を測定する装置である。
A.エンタルピーは生成熱[kJ/mol]に分子量[mol]をかけると求められ、二酸化炭素が44g/mol.酸素が32g/molであることから、体重1kg減らすには、約30000kJの排熱が必要である。 1kJ=0.239kcalより、約7170kcalでもある。
A.ZEHはZero Energy Houseの略で、断熱材や窓の性能を用い断熱性能を高め、消費電力の少ない家電やLED照明を導入し省エネ化し、太陽光発電などの再生可能エネルギーを用い創エネを行った住宅のことである。 ZEHの住宅は使うエネルギーよりも造るエネルギーの方が大きくなる。
Q.3
WebClassA.セル定数a[m^-1]=電極間距離d{m}/電極面積S[m^2]という数式でセル定数は求められ、この定数はコンダクタンスやキャパシダンスにかけると物性値が求められる。 セル定数の値を小さくすると内部抵抗も小さくなる。
Q.4
WebClassA.交流電圧はオシロスコープを用いると時間経過とともに周期的に大小が変わる電圧の様子が見られる。振幅をVoとすると電圧の大きさを代表する実効値VはV=Vo/√2で求められる。
Q.5
WebClassA.電池の酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと言う。アノードは電流が外部回路から流れ込み、カソードは電流が外部回路に流れ出す極である。 アノードが銅、カソードが亜鉛の電池の場合、電池の起電力は（銅の標準電極電位）-（亜鉛の標準電極電位）となるので0.340-(-0.763)=1.10Vである。
Q.6
WebClassA.めっきは金属または非金属固体の表面に金属の薄膜を被覆することであり、主に防食や特性を付与するのに用いられている。 電気を使用せず還元剤を使用するめっきを無電解めっきといい、鉄を硫酸銅水溶液中に浸すと鉄に銅被膜が現れるのが代表例である。このとき鉄は還元剤の役割を果たす。
Q.7
WebClassA.ネルンストの式は E=E0+(RT/zF)ln(K)で表される。 E:電位,E0:標準電極電位,R:気体定数,T:温度[K],z:移動電子数,F:ファラデー定数,K:溶解度積 電気量が物質量に対応するなら電位は酸化力に対応する。このことを定量的に表したのがネルンストの式である。
Q.9
WebClassA.電気化学測定法の一つである電位差測定法は、溶液中の特定のイオン濃度を選択的に測定したり、酸化還元電位を測定することができる。 イオンの測定には、溶液中の特定のイオンを選択的に反応する膜を持っている電極を用いる。 電位差測定法を用いた装置として、pHメーター、ガラス電極、隔膜式アンモニアガスセンサ、化学的酸素要求量測定装置などがある。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式は η=a-blog|j|で表される。 η:過電圧, j:電流密度, a,b:定数(bはターフェル傾斜と呼ぶ) 過電圧ηは電流密度jの対数に比例していることがこの式から分かる。
Q.11
WebClassA.不働態とは、金属が空気中の酸素や酸化剤を含む水溶液にに接触したとき反応が起き表面に緻密な被膜を形成し、耐食性に優れた状態になることである。 身近に使われているステンレス鋼も不働態であり、鉄の表面にクロムの被膜を作っており腐食を防いでいる。
Q.10
WebClassA.酸素センサは負極も正極もプラチナ電極を用いる。 酸素センサは構成材料としてガスを探知するジルコニアを用い、O2-イオンを両電極で挟まれた固体電解質であるジルコニア中を通ることにより起電力が発生する。
Q.12
WebClassA.エッチング加工は、エッチング薬による腐食作用を利用して金属を溶かす加工のことである。 メリットとして金属を切断、削ることなく加工できるので、バリが出ず、歪みが発生しずらい。 エッチング加工は金属薄板加工、電子回路の基盤、樹脂めっきに用いられることが多い。
Q.13
WebClassA.乾電池について、アルカリ乾電池は負極に亜鉛、正極に二酸化マンガン、電解液に水酸化カリウム水溶液を使用している。 MnO2+H2O+Zn→Mn(OH)2+ZnOのような反応が起きている。 マンガン乾電池は負極に亜鉛、正極に二酸化マンガンを用い、電解質溶液に二酸化亜鉛と塩化アンモニウムを使用している。 8MnO2+8H2O+ZnCl2+4Zn→8MnOOH+ZnCl2・4Zn(OH)2のような反応が起きている。
Q.14
WebClassA.植物や植物プランクトンが行っている光合成は、光エネルギーを化学エネルギーに変換する生化学反応のことである。光合成をおこなう際環境に存在している二酸化炭素を吸収するので、伐採により植物が少なくなることにより二酸化炭素が増加し地球温暖化へ繋がることが懸念されている。
Q.17
WebClassA.エッチングや腐食を応用した工業製品を実際に見たり触れたりして報告しようについて調査しました。 私の持っているしおりは、銅板にエッチング加工を施したものである。エッチング加工によって繊細に穴が開けられており、表面はすべすべと滑らかに仕上がっていてバリがない。
Q.18
WebClassA.不働態化を応用した工業製品を実査に見たり触れたりして報告しようについて調査しました。 私の持っているスプーンは、ステンレス製であり、18-10ステンレスである。18-10ステンレスは18%のクロムと10%のニッケルが添加したステンレスである。
Q.16
WebClassA.事前に教科書をすべて用意できた。また、講義のチャットや課題をやるためにスマホとPCも用意できていた。
Q.15
WebClassA.情報伝達機能をモノに組み込み、インターネットとリンクさせ、モノからデータを得たり、遠隔操作することをIoTと呼ぶ。 IoTにより物流分野でのロボティクスを利用した倉庫管理、医療分野での患者の状態を測定するためのデバイスと連携させリアルタイムで情報を得るなど活用が期待できる。
Q.19
WebClassA.教科書が手に入らなかった時代の授業について考えました。 教科書は、一つの分野について網羅しているので、関連した情報が得やすいので知識が増やしやすい。また、教科書はネットの情報よりも確かなので、教科書は卒業後も持っておく価値があると思いました。
Q.20
WebClassA.はい エネルギー化学で得られた知識を活用し、他の分野にも応用したいと思っています。また、これからもエネルギー化学の知識を増やして生きたいと思ってます。 未提出の演習課題があるのですがどこの回かわからないです。 期限内に課題を完成させることができなかったのが未提出の理由となります。
Q.20
WebClassA.はい。 将来は本講義で学習したことを様々なことにいかしていきたいと思います。
Q.16
WebClassA.教科書を準備しました。
Q.13
WebClassA.電池には一次電池と二次電池があり二次電池は充電でき繰り返し使うことができる。一次電池にはマンガン乾電池やアルカリ乾電池などがあり、二次電池にはニッケル水素電池やリチウム乾電池などがある。繰り返し使うことによって充電容量が低下しますがリチウム乾電池は技術の発達により欠点が抑えられている
Q.12
WebClassA.腐食とは化学的作用により外見や機能が低下することであり、一般的な例でいうと錆などが腐食にあたる。
Q.11
WebClassA.不動態とはアルミやクロムなどて見られる酸化される際に表面に酸化皮膜ができることによってそれ以上内側が酸化しなくなることでありアルマイトやステンレスなどに応用されている。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式は電気化学反応速度と過電圧との関係を表す方程式であり、スイス人科学者ユリウス・ターフェルに由来する。 この式では過電圧＝ターフェルの傾き×In(電流密度/交流電流密度)で表す。
Q.7
WebClassA.電気量が物質量に対応するとしたら、電位は物質の酸化力に対応します。厳密には酸化力は物質と物質の相対的な関係で決まるので、平衡反応に対応することになります。Fe3+とFe2+が混ざっていたら、Fe3+が多い方が電位が高くなります。 このことを定量的に示したのがネルンストの式です。
Q.6
WebClassA.q=nFで表されるFはファラデー定数であり、物質量n が通電した電気量qに比例することがファラデーによって見出された
Q.5
WebClassA.アノードとは外部から電流が流れ込む電極のことでその反対の電極はカソードどいう。アノードとカソードの区別は電流の向きによって決まるので電位の高い低いによる区別は正極と負極を使い、電流の向きにより区別する場合はアノードとカソードを使用するのが望ましい。
Q.4
WebClassA.ディジタル回路計を使います。 ただその場合、ディジタル回路計の入力インピーダンスによっては測定誤差が大きくなるので、 電極電位を測定するには電位差計を使います。
Q.3
WebClassA.化学結合の種類の１つである金属結合は規則正しく配列した金属原子の陽イオンの間を自由電子が動き回ることでクーロン力と言われる静電気力が発生し結合している。電気伝導度は自由電子の働きにより比較的電気を通しやすくなっている。
A.生活に欠かせないエネルギーの電気エネルギーは様々な発電方法があり、日本では火力発電が主流である。
A.エネルギーの種類の１つ熱量の単位はカロリーで1カロリーの定義は1グラムの水を1℃上昇させることができる熱量である。Jに直すと約4.2Jほどである。
A.エネルギーには力学的エネルギー（運動エネルギー、位置エネルギー、弾性エネルギー）、化学エネルギー、イオン化エネルギー、原子核エネルギー、熱エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、静止エネルギー、音エネルギーがある。 比べることのできるものを量という。例えば質量を長さに変換するには天秤を使う。時間を長さに変換するには振り子を使う。温度を長さに変換するには物質の体積膨張を使うそれが温度計である。
A.私の家もそうですが、少し前に建てられた家を見ると屋根にソーラーパネルがある家が多くみられます。 太陽電池は、太陽の光エネルギーを吸収して直接電気に変えるエネルギー変換素子である。シリコンなどの半導体で作られており、この半導体に光が当たると、日射強度に比例して発電する。太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換するが変換効率は約20%ほどである。
Q.3
WebClassA.個体の電気伝導機構は、電荷を運ぶキャリアーと呼ばれるものの種類によって２つに分けられる。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呼ぶ。個体の伝導性は基本的にはバンド理論と価電子の数によって決まり、物質の伝導性や絶縁性、あるいは金属的性質や半導体的性質が決定される。金属元素と非金属元素の間にできる結合をイオン結合という。例としてナトリウムNa原子と塩素Cl原子のイオン結合を見てみると、金属元素のNaは電気陰性度が小さく、非金属元素のCl原子は電気陰性度が大きいため、電子対は完全にCl原子のものとなる。従って、Na原子はナトリウムイオンNa+に、Cl原子は塩化物イオンCl?に変化し、静電引力で結びつく。このような陽イオンと陰イオンのクーロン力による結合をイオン結合という。
Q.4
WebClassA.回路計を使った電圧の測り方は直流の場合、並列にリード棒を当て、+側を＋側に、-側を-側に当てる。また、直流の電流の測り方は、直列にリード棒を当て、+側を＋側に、-側を-側に当てる。従って電圧は上から当てるだけで測れるため簡単に測定できる。しかし、電流の場合上から当てるだけでは測定できず、回路の道に割り込ませる必要がある。
Q.5
WebClassA.同様にセルの構成を表すのに電池式を使う。電池式はアノードを左側に書くのが慣例である。電池式の縦棒(|)は相と相との界面を表している。たとえばダニエル電池の 電池式は下記のようになる。 Zn|Zn^2+||Cu^2+|Cu 電極には酸化の起きる極のアノード、つまり電流が流れ込む電極であり電子が流れ出す電極と、還元の起きる極のカソード、つまり電流が流れ出す電極であり、電子が流れ込んでくる電極がある。
Q.7
WebClassA.電池のそれぞれの極をネルンスト式で求められる各単極電位の差と、電圧計を接続して電極系にほとんど電流を流さない状態で両極間の電圧を測定するとある電位差が得られる。これが電池の起電力である。また、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。ネルンスト式は電極の平衡電位とイオン濃度の関係を表現する式のことであり、色々な式がある。一つは、ある酸化還元反応を電池を組んで電池反応として進行させた時の電池の端子間電圧Eに対する式である。二つ目に、右の電極の電極電位Erと左の電極の電極電位Elの差と考えそれぞれの電極電位について書いた式のこと。三つ目は、金属など電極を構成する電子伝導体Mの電位とそれと接触している溶液相の電位との差を似たような形に書いた式のことである。これはどれも濃度依存性がある。この３つの式で一番ネルンストの考えに近いものは三つ目の式である。
Q.6
WebClassA.電気分解は、対象物質を溶解させた溶液に電圧をかけて電流を流すことで、化合物に対して正極側で酸化反応、負極側で還元反応を引き起こし、それによって電気化学的に分解する方法である。実用例の中には鉱石などから純度の高い銅や亜鉛といった金属の精錬や洗剤などの薬品が混入した有機排水の処理などがある。電解に際して、電極系に流れた電気量 q と電極反応によって生成する物質のモル数 n との間の定量関係は次式で表される。 q=nF ここでFはファラデー定数と呼ばれ9.6485×10^4 C/mol であることが実験的に求められている。この関係は電解反応に限らず、すべての電極反応に適用される。また、複数の電極反応が、並列または連続して起こる場合でも各電極反応ごとに使われる電気量と生成物の間には、上の式の関係が成り立つ。
Q.8
WebClassA.例として陽極と陰極に白金を用いて、希硫酸水溶液を電気分解する。電圧を0ボルトから徐々に上げると陰極では水素ガスが生成され、陽極では酸素ガスが発生する。この両極面で生成されたガスが、放散せず極面に付着して層を作るとこれが電気抵抗となり、電流が流れにくくなる。このように電極表面に発生した電気抵抗により電解電流が流れにくくなる。さらに電圧を上げると両電極面に付着したガスが放散し、再び電流が流れやすくなり最初の状態に戻る。しかししばらくするとまた、両極面にガスが付着し電流の抵抗となり、再び電流が流れにくくなる。この現象を繰り返す。次第に電圧を上げていくとある電圧から波状電流にならず、連続して電流が流れ、極面状からガスが盛んに放散するようになる。この連続して電解電流が流れ始める電圧を、その電解質のその濃度における分解電圧という。ターフェルの式とは過電圧ηを、定数a、bと電流Iの関数によって表した式である。これは過電圧が十分大きい時、不純物を除去した精製電解液中で、多くの金属電極上で成り立つ。以下の関係式で表す。 η=a+b×log I
Q.9
WebClassA.電気化学測定法は、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。測定は電位差を測定する方法と電流を測定する方法の二つに大別され、電位差測定法、電気伝導度測定法、アンペロメトリー・ボルタンメトリー、交流インピーダンス法などに応用されています。 電気化学測定法は、電池の起電力を測定する手法と電気分解を行った時に流れる電流を測定する手法に大分される。そのうちの１つとして電位差測定法は溶液中の特定のイオン濃度を選択的に測定したり、酸化還元電位という溶液物性を測定することができる。本法を用いた計測装置や電極として、pHメーターやガラス電極の他に隔膜式アンモニアガスセンサ、イオン電極による血液電解質測定装置、さらにORPを用いた水質汚染分析用の化学的酸素要求量測定装置などがある。
Q.10
WebClassA.ガスセンサーとは、室外大気中や室内空気中に含まれる微量ガスを検知し、電気信号に変換するデバイスの総称である。半導体型ガスセンサーのセンサー素子は SnO2 などの n 型酸化物半導体微粒子を焼結させた多孔質多結晶体からなり、可燃性ガス、電子受容性あるいは供与性ガスなどの接触によって、その抵抗値が大きく変化する。被検ガスの反応や吸脱着が速やかに起こるように、素子は通常 200°C～400°C に加熱されている。空気中では、酸素の負電荷吸着によって酸化物粒子表面部にキャリヤー濃度が欠損した空間電荷層が生じており、その結果、隣接粒子間にキャリヤー輸送の妨げとなる電位障壁が形成され、素子は高抵抗状態にある。H2 などの可燃性ガスが接触すると、吸着酸素や表面格子酸素が反応消費される結果、電子が酸化物粒子に戻され、抵抗値が減少する。抵抗値は、被検ガス濃度に依存するので、それからガスを検知定量する。
Q.11
WebClassA.不動態とは、金属表面の腐食作用に抵抗する酸化被膜が生じた状態のこと。この被膜は溶液や酸にさらされても溶け去ることが無いため、内部の金属を腐食から保護するために用いられる。ステンレスの不動態化には硝酸などの強酸化剤で処理する方法。酸素のある雰囲気中で加熱する方法。酸液中で陽極分極する方法がある。ステンレスの不動態皮膜はコーティング皮膜ではないので剥離する危険性がないことから、医療・食品分野の装置・器具類の表面処理として注目されている。
Q.12
WebClassA.腐食はあるものが置かれている環境との間で化学反応を起こし、形が崩れたり、その機能を損なったりする現象。ステンレス鋼の腐食要因となる環境因子は、溶液の酸の種類及びpH、溶液中の溶存酸素量、溶液中のハロゲン系元素の存在、環境の温度などがある。
Q.13
WebClassA.化学電池は内部の化学反応によって電気を起こし、その電気エネルギーを取り出す電池で、一次電池、二次電池、燃料電池の3種類に分類されます。実用電池のほとんどが亜鉛とアルカリ溶液を使用している。亜鉛が負極活性物質に使われる理由はまず、亜鉛が軽いことである。また、アルカリで不動態化するため腐食しない。したがって突然の災害時に使用した時に確実に使用できるという点がある。したがってアルカリ溶液が電解液として使われそのセットで亜鉛が使われている。
Q.14
WebClassA.光は我々の日常のすぐそばにいつもいる。光ファイバーは「コア」と呼ばれる中心部分と、「クラッド」と呼ばれる外側部分の二重構造になっている。コアとクラッドには屈折率の違いがあり、コアは屈折率が高く、クラッドは屈折率が低い素材で出来ている。従ってコアに入った光はクラッドとの境界面で全反射を繰り返しながら、光ファイバーの中を進んでいく。素材は石英ガラス、プラスチック、フッ化物ガラスによるものが一般的である。このようにして電気信号ではなく、光信号によってデータが送受信されるため、光信号は電気信号に比べて、大容量通信、そして高速通信が可能である。このオンライン授業でもお世話になったのである。
Q.16
WebClassA.現代の電気化学、最新工業化学の教科書と、テスターの準備ができていました。
Q.15
WebClassA.我々の今生きている時代は情報社会である。インターネットが普及し、誰でもどこでも使える時代になった。しかし、いろいろな情報が飛び交うなか自分で正しいものかどうかを見極め、正確な情報を見つけるのは困難になったのかもしれない。この情報はその事実だけではなんの有用性もない。画像や、音声、映像などで表現し、それを映し出すエネルギーがあってこその情報である。
Q.17
WebClassA.教科書が手に入らなかった時代の授業について調査しました。 教科書は昔は貴重なもので、コピーが出来なかったため、量産できず教師しか持つことができなかった。したがってノートに板書を書き写し、それを自分の教科書としていた。しかし今現代、コピーは容易にでき、一人一人が教科書を持てる時代になった。この時代において教科書をノートに写すだけと言うのは価値がなくなっている。現在のノートの使われ方は教科書の要約と教科書にない情報を書き足すもの変化している。沢山の教科書から見つけたい情報を抜き出すのは困難であるので、自分の書いたノートをみてそこを教科書で再度調べ直すことが出来るため教科書は必要である。また、その当時の記憶や自分の考え方などもノートに記してあり重要なことだと考えられる。
Q.20
WebClassA.はい 私は将来何をしたいかまだ、はっきりと見えていません。今回オンラインでこの授業を通して、今まであった物が大事な物だと言うことを再認識した。それは友人だったり、気軽に相談できる環境だったりである。どのような職につくかはまだわからないが、情報社会の今を支える工業製品などに自分も携われたらいいなと思う。
Q.20
WebClassA.はい この講義で学んだ内容は、将来就職したときにも役に立つ知識だと思うので、活用していきたいです。
Q.14
WebClassA.アナターゼ型の二酸化チタンは光をあてると電気化学反応が起きるため、光エネルギーを化学エネルギーに変える仲介役になるのではないかという。光触媒には、いろいろな応用があるが、波長が短い光出ないと使えないという問題がある。
Q.13
WebClassA.再生可能エネルギーは自然現象を活用するため、生産が自然に左右されるため、電力が余ったときにためておいて足りない時にそれを使うことをエネルギー平準化、ロードレベリングという。電気エネルギーはそのまま貯蔵できないため、「エネルギー変換」が必要である。
Q.12
WebClassA.亜鉛はイオン化傾向の大きい金属であるが表面が皮膜で覆われると比較的穏やかに腐食する。トタン板は大雑把に言うと、鉄板に亜鉛をメッキしたものである。雨水の中に鉄と亜鉛を入れたら鉄のほうが電位が高く、短絡させると、鉄がカソードで亜鉛がアノードになる。アノードでは、酸化反応で亜鉛が溶けることで、亜鉛が犠牲になって鉄を腐食から守る。これを犠牲アノードによる防食という。
Q.10
WebClassA.センサーは、振動、熱、光、電気、磁気、化学など様々なものに反応するものがある。空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱いやすい別媒体の信号に置き換える装置のことを言う。
Q.11
WebClassA.不働態とは、金属表面の腐食作用に抵抗する酸化被膜が生じて、金属がもっている化学反応性を失った状態のことである。不働態になりやすい金属は、アルミニウム、クロム、チタン、亜鉛などやその合金である。
Q.9
WebClassA. 電極をアノードにしたりカソードにしたり、電圧の大きさや向きを変えることによって、電極の性質を知ることができる。繰り返し電位を掃引する方法を「サイクリックボルタンメトリー」と言い、得られたグラフは「サイクリックボルタモグラム」と言う。 時間とともに向きと大きさが変わる電流を「交流」といい、その時の電流の様子から材料の物性を測定する方法を「交流インピーダンス法」と言う。
Q.8
WebClassA.銅の析出では、電解液より電極の電位を低くすると電流が流れて銅が析出する。電流密度を大きくすればするほど電位を低くしなければならず、電流密度の対数に比例する電圧が必要である。このように電流を流すために必要な電圧のことを「過電圧」と言い、特に電極界面で反応させるのに必要な過電圧のことを「活性化過電圧」と言う。反応を進行させるために、電流密度の対数に比例した大きさの活性化過電圧が必要になるということを表した式を「ターフェルの式」と言う。
Q.6
WebClassA.電気分解における物質の変化量と電気量との間で、析出する物質の量と通じた電気量に比例の関係があるという法則のことをファラデーの法則という。一グラムの析出する量は、ファラデー定数と呼ばれる。
Q.5
WebClassA.電圧は、温度や圧力と違って二か所を指定しないと測れないもので、それぞれの電極に名前をつけている。電位の高い電極を「正極」、電位の低い電極を「負極」と言う。電流の向きに注目した呼び方では、「アノード」「カソード」と呼ぶ。正極と負極を接触させると「短絡」という状態になる。
Q.3
WebClassA.一般的な油は、極性が無く、極性のイオンは溶かさない油に電気を流すには、油にイオンを溶かさなければならない。極性の油を使う必要があり、アルコールやカルボン酸を使う方法もあるが、アルコキシドになって反応するので、リチウム電池の電解液には極性だけどリチウムと反応しないエステルを使う。
Q.4
WebClassA.電圧を正しく測るには、電気エネルギーを消費させないように測らなくてはならない。電気が漏れないように測らなければならない。
A.夏に紫外線に当たると、ちょっと外に出ただけでも日焼けするのは、紫外線の周波数が高いからであり、このエネルギーを光エネルギーと言う。紫外線と赤外線では」周波数が違い、エネルギーの質が違うため、ストーブに当たっても日焼けをすることがない。
A.「エネルギー」は「物理量」で測ることができる。量であるから単位があり、ジュール(Ｊ)を用いることが多い。「理想気体の状態方程式」の「ｐＶ＝ｎＲＴ」はｐＶで力学的エネルギーを表し、ｎＲＴで熱エネルギーを表す。ファラデーの電気分解の法則は式で「物質量×ファラデー定数×電圧」で表され、「ｎＦＥ」と書く。これを電気エネルギーと言う。
A.エネルギーの種類は力学、電気、熱、光、化学、原子力の６種類が存在する。 エネルギーにおいては量を表す部分と強さを表す部分があり示量変数と示強変数と呼ばれている。熱エネルギーでいえば示量変数がエントロピー、示強変数が温度。電気エネルギーであれば示量変数が電気量、示強変数が電圧。光エネルギーの示強変数は周波数でありストーブの光で日焼けをしないのは周波数が小さい赤外線であることが関係している。 エネルギーの単位は全てジュール[J]である。
A.私たちの生活はエネルギ―資源なしには成り立たない。そのほとんどが電気エネルギーである。その電気エネルギーは別のエネルギーが変換された形として私たちに供給されている。火力発電であれば化石燃料を燃焼させてタービンを回して動力という力学エネルギー、それが電気エネルギーとなって私たちに供給されている。 しかしこのエネルギー変換だがエネルギーが100％別の形に変換されるわけではない。熱エネルギーの形となっていくつか損失してしまうのである。エネルギー変換の際には税のような形で熱エネルギーとなり完全なエネルギー変換は不可能である。このようなことから熱エネルギーはエネルギーの質が低いといわれている。
Q.3
WebClassA.化学結合の種類としてはイオン結合、共有結合、金属結合が挙げられる。このうち電気伝導が大きくかかわるのは金属結合である。イオン結合に関しては固体の状態では電気伝導性はないものの水溶液の状態にすれば電気伝導性を示す。しかし、共有結合にも関わらず電気伝導の性質から私たちの社会を支えている物質がある。半導体に用いられているケイ素、シリコンである。わずかに電気を通すこのケイ素の性質が材料としてよく用いられ現在の情報化社会を支えている物質となっている。
Q.4
WebClassA.電圧というのは温度や圧力と違って一か所だけでは測定できない。二か所の電位差わかってはじめてが電圧として測定される。電流は単位時間あたりに流れる電気量のことである。１秒間に1Cの電気量が通過した際の電流の大きさを1Aとしている。
Q.5
WebClassA.|? Li|エステル|MnO?(Ⅳ) ?| 上記はリチウム電池の電池式でありエステルを用いている理由は極性かつ金属リチウムと反応しないという点から選ばれている。水と金属リチウムは発火するほどの反応である。 リチウムの方を負極、酸化マンガン(Ⅳ)の方を正極という。これらは電位に注目した呼び方であり電流に注目した呼び方であればアノードとカソードという。アノードは電子を放出、カソードは電子を受け取る側のことである。
Q.6
WebClassA.電気分解の際に放出される気体、析出する金属の物質量は加えた電気量に比例するというもの、ファラデー電気分解の法則である。この際のファラデー定数というものはおよそ96500C/molである。だが実際にはこの法則通りに析出しない。ファラデー電気分解の法則で出てくると予想される物質の物質量を理論電気量といい、これに対する実際の生産量の比を電流効率という。
Q.7
WebClassA.ネルンストの式は電極の反応においての活量と電位の関係を表した式である。これを用いることにより正極と負極の標準酸化還元電位と電解溶液の濃度より電池の起電力を求めることができる。正極と負極の電位をネルンストの式で求める。もとめたそれぞれの正極と負極の電位差が起電力である。
Q.8
WebClassA.ターフェルの式は水素発生の過電圧ηに関する式である。過電圧とは活性化エネルギーを超えるために必要な電圧のことである。過電圧と水素発生電流の対数との間には直線関係があるというものである。この関係を用いた場合、25℃、1気圧での酸素と水素の平衡電位の差が1.23Vとなる。
Q.9
WebClassA.電気化学測定法でピックアップするならば最近話題、話題にならざるを得なかったPCR検査による測定である。採取した検体にたいして電圧をかけることで検査したい遺伝子の構造のイオンの部分が電気泳動するのである。電気泳動により移動させて目的の遺伝子だけを採取、複製して検査する仕組みである。この電気泳動法は測定だけでなく水酸化ナトリウムの工業的製法にも用いられている。
Q.10
WebClassA.電気化学を用いたセンサー機能であれば塩分濃度の測定機械などがある。高血圧防止のため食事の塩分濃度を液体につけて測定するものである。交流インピーダンス法を用いて塩分濃度を電気の流れやすさの指標の一つである導電率から求めている。塩分、塩味のほとんどは塩化ナトリウムによるものでありこれらは水溶液中でナトリウムイオンと塩化物イオンに電離している。これらのイオンは電圧の影響を受けるものであり電流を流すことで濃度を測定することができる。
Q.11
WebClassA.不働態はアノード分極のうち酸化された金属と電解液中のアニオンが反応し金属の表面に金属酸化物が析出するものである。これを不働態化といい表面の酸化被膜により電解液に対しても溶けなくなるというものである。 アルミニウムの酸化被膜が一般的によく使われている例である。アルミニウムは単体で存在しておらず表面を酸化アルミニウムでおおわれている。この不働態化を用いて金属といえどもさびないような工夫を施すことができる。
Q.12
WebClassA.腐食はアノード分極のうち金属そのものが酸化されてようかいしてしまうものである。金属化合物のうち水に対してよくとけるものがこれに該当する。腐食は金属を溶かしてしまい、ものをつくるうえでは防ぎたい要因のひとつである。この際に注意したいのは塩化物イオンの存在である。世の中の金属塩化物はたいていよく溶けるものが多いので金属は塩素、塩化物イオンとの接触を何としても防いでいくようにするべきである。
Q.14
WebClassA.植物は光と水と空気中の二酸化炭素を吸収しデンプンと酸素を合成する。植物以外の生物は酸素と食物を取り込み二酸化炭素と水を放出する。ヒトと植物がうまい具合にかかわりあい互いに生きてきた。このサイクルの始まりである光というのは秒速30万メートルという何よりも早いスピードで移動するものであり。光もエネルギーの形態の一つであるが他のエネルギーと違い貯蔵が一番難しいエネルギーである。
Q.13
WebClassA.乾電池の一種であるアルカリ乾電池は化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。アルカリ乾電池に含まれる水酸化カリウムはその濃度を高めることで溶液抵抗を下げることができる。これにより化学エネルギーから電気エネルギーに変換する際のロスを少なくすることができる。この際、亜鉛がアルカリで不働態化する性質も貢献した。不働態化せずに溶けてしまうと使わないうちにも亜鉛がどんどん溶けてしまい、使いたいときに使える電池の特色がなくなってしまう。
Q.20
WebClassA.はい。 エネルギー化学を学んだものとして化学に精通していない人にも日本が抱えるエネルギーの問題を説明できるようにしていきたいです。世の中の風潮を見るにどんどん再生可能エネルギーの推進に傾いていると思います。確かに再生可能エネルギーの推進は地球温暖化の抑止にも必要です。しかし効率、経済収支、安定供給などの点を見てもらえてないのでは。聞こえのいい単語ばかりに踊らされているのではないだろうかと思える部分もあります。エネルギーのいい点悪い点を理解し多くの人に理解を深めてもらいたいと思います。
Q.15
WebClassA.情報化社会になりつつある現在、インターネット技術も発達している。情報の伝わる速度も日に日に早くなっている。伝える側の技術も向上していくならば受け取る側の技術も向上していかなければならない。私たちとインターネットをつなぐディスプレイの役割である。私たちの身近なものであればEL,LED,LCDである。
Q.16
WebClassA.教材の画像をアップロードしました。
Q.16
WebClassA.現在履修地変更中である実家から教科書を注文したところ、手続きや在庫状況の関係などにより事前に教科書を準備することができませんでした。
Q.20
WebClassA.はい。 エネルギー化学の授業を受けたことによって、将来自分が就く業種について、またそれらと私たちが学んでいる内容との関係性について具体的なイメージができるようになりました。実際、この授業で取り扱った業界に進むとは限りませんが、大学生として過ごすあと1年間、自分が学ぶこと、研究することが自分の仕事になるという事をしっかりと意識して取り組んでいきたいと感じました。また、学んだ内容に関して、この授業の平常課題のように、自分でさらに調べて知識を広げたり、自分の意見をしっかり持つことが重要だと感じたので、それがしっかりできるように努めてまいりたいと思います。
Q.13
WebClassA.2019年のノーベル化学賞はリチウム電池を発明した功績で元旭化成の吉野彰氏ら3人に贈られた。スマートフォンやPCなど私たちの身近に存在する機器は意外と使用電力が大きい。これらの使用電力を十分にカバーでき、かつ持ち運びに適したサイズの電池といえば、リチウムイオン電池の他にない。しかし、リチウム陰電池にも欠点がある。それが安全性の問題だ。リチウムイオン電池は衝撃などによる破損や高温条件下での使用によって発火・爆発を起こす可能性がある。このため、ウェアラブル機器や電気自動車のバッテリーとしての使用が難しかった。 この欠点を克服し、さらにグレードアップした電池が全固体電池である。前固体電池はリチウムイオン電池よりも大容量で、液体を使用していないことから安全性も高い。年内に実用化される予定であるが、電気自動車のバッテリーとして機能するほどの容量を手に入れるのはまだ先になるだろう。
Q.14
WebClassA.緑色蛍光タンパク質(GFP)は、オワンクラゲが持つ傾向性を持つタンパク質である。GFPは、単独で光照射のみで発光することができ、発色団形成も単独で自発的に進む。この性質を利用して、遺伝子工学などにおいて、注目するたんぱく質の遺伝子にGFPの遺伝子を導入することで、生きた細胞内で発現したタンパク質を蛍光顕微鏡で観察することが可能になった。GFPの導入は非常に簡単であることから、生命現象の可視化を可能にするレポータータンパク質として広く利用されている。
Q.12
WebClassA.先日、福島県郡山市の飲食店で爆発事故が発生し、1人の死亡者と19人の負傷者が発生した。関係者への取材の結果、店内のガス管の一部が腐食していたことが原因ではないかという。腐食部分からガスが漏れ、爆発につながった可能性がある。腐食は水分による湿食と水分を伴わない乾食に大別され、乾食の原因には高温の空気やガスによる酸化などが挙げられる。腐食予防(防食)の方法として表面処理や環境遮断、デザインによるものなどが行われることが多い。
Q.11
WebClassA.近年、生体内で使用するための医療デバイスの研究が進む中、注目を集めている金属がジルコニウムである。ジルコニウムはチタンと同族金属であるため非常に似た特徴を持つのと同時に、チタンより低磁化率であるため、MRI解析画像のゆがみを起こしにくい。さらに骨と付きにくいため、既に人工関節として市場に出回っていたが、塩化物イオンと反応して腐食することが課題であった。東京医科歯科大学の研究チームは表面処理することによって金属表面の不純物を取り除き、金属表面の小さな穴の内部の中性環境を維持することによって不働態皮膜を修復できることを発見した。
Q.10
WebClassA.センサーは現代の暮らしの豊かさに大きく貢献し、科学技術の発展に一躍買っている。身近な応用例としては、自動車タイヤにセンサーを埋め込むことによって走行距離によって自動車保険料が変わるサービスや、道路や橋梁のモニタリングなどによって老朽化による事故の防止などに役立っている。また、医療現場では、医師が手術中にモニターに触れなくてもジェスチャーで患者の様々な情報を参照することができる製品などもある。
Q.9
WebClassA.電気化学測定法は電池の起電力を測定する手法と、電気分解の際に流れる電流を測定する手法に大別される。具体的な例として、「電位差測定法」「電気伝導度測定法」「アンペロメトリー」「ボルタンメトリー」「交流インピーダンス法」などが挙げられる。
Q.8
WebClassA.電気分解において、電解液にかける電圧を大きくしていくと、ある電圧から急に電流が流れるようになる。この電圧を分解電圧という。分解電圧と平衡電極電位との差を過電圧といい、過電圧が小さいほど電圧効率は良いとされる。過電圧は、反応物質の活性化に余計なエネルギーが消費されるための活性化過電圧と、電極表面での反応種の濃度と溶液内部での濃度が異なるために生じる濃度過電圧、電極表面での抵抗から生じる抵抗過電圧の3つの合計値からなる。
Q.7
WebClassA.電池の起電力は、アノードとカソードの電極電位差によって求めることができる。また、それぞれの電極電位は、ネルンストの式によって求めることができる。 ・ネルンストの式 E＝E?＋RT/zF・ln(a(ox)/a(Red)) E?:標準酸化還元電位,R:気体定数,T[K]:温度,z:移動電子数,a:活量,F=96485 Cmol??:ファラデー定数
Q.6
WebClassA.ファラデーの電気分解の法則には第Ⅰ法則と第Ⅱ法則がある。ファラデーは、電気分解による物質の変化量と電気量との間に以下の法則が成り立つことを発見した。 ・析出された物質の量は流れた電気量に比例する。 ω＝K・I・t＝K・Q (K:電気化学当量,I[A]:電流,t[s]:時間,Q[C]:電気量) ・電気化学当量は化学当量に等しいものである。 n＝m/M＝It/zF (n[mol]:物質量,m[g]:質量,M[g/mol]:モル質量,z:イオン価数,F = 9.6485×104 [C/mol] : ファラデー定数)
Q.3
WebClassA.物質の電気の通しやすさを基準として「導体」「半導体」「絶縁体」に区分される。電気をよく通す物質を導体、全く通さない物質を絶縁体という。半導体は少々特殊な物質であり、導体と絶縁体の両方の特性を持っている。温度によって絶縁性能が変化する。シリコンは代表的な半導体であり、低温では絶縁体としての性質を示すが、高温になるにつれて自由電子の移動が活発になり、電気を通しやすくなる物質である。この性質を利用して、ICの素材として広く使用されている。
A.私たちの生活はエネルギーを消費することで成り立っている。日常生活に欠かすことのできない電気、ガス、ガソリンなど直接的に消費されているエネルギー(直接エネルギー)だけでなく、私たちが消費する食料、衣服など様々な製品の製造や加工、輸送などの高低でもたくさんのエネルギーが間接的に消費されており、それらのエネルギーのことを間接エネルギーという。 例えば、私たちが主食とする米の栽培にはいったいどれくらいの間接エネルギーが掛かるのでしょうか。玄米1㎏の場合、栽培・収穫・出荷までの過程で投入されるエネルギー量は、原油に換算すると0.35Lだといわれている。
A.私たちは日常生活で多量のエネルギーを消費している。運動したり、仕事をしたり、眠っている間でさえもエネルギーを消費する。そして、食べることによってエネルギーを補給している。 これらのエネルギーを表す単位としてしばしば利用されるのがcal(カロリー)である。1Lの水の温度を1℃上げるために必要なエネルギーを1kcalと表し、1mLの水の温度を1℃上げるために必要なエネルギーが1calとされている。
A. エネルギーの種類について説明する。 エネルギーとは、「仕事をする力」（モノを動かす能力）を指し、光ったり、熱を出したり、動かしたり、音を出すためには、エネルギーが必要である。エネルギーの種類には以下のような種類がある。 位置エネルギー：高い位置にあるモノは、重力によって落下し、他のモノを動かす能力がある。このように、位置エネルギーとは、「モノが高い場所にあるときにたくわえているエネルギー」のことを指す。 運動エネルギー：運動エネルギーとは、「モノが運動しているときのエネルギー」のことである。運動エネルギーは、位置エネルギーとあわせて「力学的エネルギー」とも呼ばれ、その総和は常に一定である。これを「力学的エネルギーの保存の法則」という。 熱エネルギー：熱は、モノを温めたりする能力がある。たとえば、手をこすりあわせると温かくなるのも、熱エネルギーが発生している証拠である。 電気エネルギー：電気は、モーターを回したり電球を光らせる能力がある。私たちの暮らしに一番身近なエネルギーである。 化学エネルギー：ガソリンは、酸素との化学反応で熱を発生する能力がある。これを化学的エネルギーという。 光エネルギー：太陽の光には、植物が光合成を行い、でんぷんや酸素をつくる能力がある。 核エネルギー：原子核が分裂するときに発生するエネルギーのことである。
A. 生活の中のエネルギーについて説明する。 日本におけるエネルギー消費量は年々増加しており、テレビや洗たく機といった家電製品や、自動車数の増加、また会社や工場における生産活動が活発になってきていることが原因である。こうした生活の中で、私たちは電気、ガス、石油、ガソリンなどをエネルギーとして使っており、特に電気は私たちの生活のあらゆる場面で使われる。普段の生活の中で使っているエネルギーには以下のようなものがある。 照明をつける、料理をする、冷蔵庫を冷やす、保温する、水道ポンプを動かす、トイレを快適にする、お風呂を沸かす、冷暖房をする、掃除をする、洗濯をする、テレビを見る、ラジオや音楽を聴く、自動車を動かす、コンピューターを動かす、携帯電話をかける、等
Q.3
WebClassA. 材料の電気伝導について説明する。 材料の導電率に影響を与える3つの主要な要因を以下に記す。 断面積：材料の断面が大きい場合、より多くの電流が通過することが可能であり、逆に薄い断面は電流の流れを制限する。 導体の長さ：短い導体は、長い導体よりも速い速度で電流が流れることができる。 温度：分子は温度が高いと振動運動するため、電流の流れの妨げになり、導電率が低下してしまう。そのため、低い温度の方が導電率が高い。非常に低い温度では、いくつかの材料が超伝導体となる。
Q.4
WebClassA. テスターで電流測定するときの使用方法について説明する。 テスターとは、小型電流電圧計のことを指し、テスターを使うことで、電流、電圧を測ったり、抵抗や、導通しているかなどを測ることが出来る。電流測定するときの使用方法を例にして、以下に記す。 テスターを電流測定で繋ぐ際は直列に繋ぎ、並べるような形になるように繋ぐ。流れてくる電気にまず＋側のリード棒(赤)が当たるようにして、その奥に－側のリード棒(黒)を当てる。電流測定は電圧測定のようにリード棒を当てるだけでは測れず、回路を切ってにテスターを割り込ませる必要がある。しかし、電流測定は回路に流れる電流をテスターに取り込んで電流を測定するため、テスターに負荷がかかっている。
Q.6
WebClassA. 銅の電解精錬について説明する。 銅の電解精錬では、粗銅を陽極、純銅を陰極、硫酸銅(II)水溶液を電解液として電気分解を行う。両極で起こる反応は以下のとおりである。 陰極：Cu??＋2e?→Cu 陽極：Cu→Cu??＋2e? どちらの極でも主役は銅である。まず陽極では、主に銅が電子を放出して溶け出し、銅(II)イオンとなる。また、粗銅内の銅よりもイオン化傾向の大きい金属である鉄や亜鉛なども、同様に電子を放出して溶け出し陽イオンとなる。一方、粗銅内の銅よりもイオン化傾向の小さい金属である金や銀などは溶けずに陽極下に沈殿する。この沈殿を陽極泥という。また、同時に、陰極では電解液中の銅(II)イオンが電子を受け取り電極上に析出する。この析出した銅が純銅として回収される。
Q.7
WebClassA. ダニエル電池について説明する。 ダニエル電池は、素焼きの容器で正極側と負極側の電解液を仕切られている。負極では、ボルタ電池と同様に亜鉛が電解液中にイオンとなって溶け出す際に電子を放出する。この電子が銅線を通して銅板へ流れ、銅板上で電解液中の銅イオンと結合し銅が極板上に析出することで電流が発生する。それぞれの極板上での反応式は以下の通りである。 負極：Zn→Zn??＋２e? 正極：Cu??＋２e?→Cu なお、ダニエル電池の起電力は約1.1Vである。 また、ダニエル電池は以下の方法で長寿命化と起電力の向上を図ることができる。 ・負極側の電解液濃度を低くする。 ・正極側の電解液濃度を高くする。 上記は、負極側の電解液中の亜鉛イオンの濃度が低いほど、極板中の亜鉛がイオン化しやすいためである。下記は、正極側の電解液中の銅イオンが全て析出することで反応が終了し、電解液中の銅イオンの量が多い方が反応が長く続くためである。
Q.5
WebClassA. 電極の呼び方について説明する。 電池には電極があり、酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと呼ぶ。アノードを陽極、カソードを陰極と呼ぶ場合もあるが、正極と陽極がまぎらわしいためアノードと呼ぶ。 アノードは電流が外部回路から流れ込む極であり、カソードは電流が外部回路へ流れ出す極である。アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方であるが、それとは別に正極と負極という呼び方がある。 電位の高い極を正極、電位の低い方を負極と呼び、これは正極、負極を電位の高低に注目した呼び方の場合である。
Q.8
WebClassA. ターフェルの式について説明する。 ターフェルの式とは、電気化学反応の速度(電流密度)と過電圧の関係を示す式である。最初は実験結果から推論された実験式であったが、後に理論的な正当化が成された。ターフェル式の名前はスイス人化学者のユリウス・ターフェルに由来する。 たとえば、硫酸水溶液でアノードで酸素発生の平衡電位、カソードで水素発生の平衡電位を考えたとき、２５度、１気圧で、1.23Ｖの電位差となる。酸素と水素の平衡電位の差は１.23Ｖであり、これは燃料電池の起電力でもあり、水の理論分解電圧でもある。
Q.9
WebClassA. 電気化学測定法の種類について説明する。 電気化学測定とは、セル(サンプル)に対し電気的な信号を印加することで化学的な反応を起こすこと、また、その応答信号から内部で起こっている化学的反応を評価することである。 一般的な例では水の電気分解があり、水中に2つの電極を入れて電極間に電流を流すと、水が電気分解されて正極からは水素ガス、負極からは酸素ガスが発生します。各々の電極では以下のような化学反応が起こっている。 全体反応：H?O→(1/2)O?＋H? 正極(アノード)反応：H?O→(1/2)O?＋2H?＋2e? 負極(カソード)反応：2H?＋2e?→H? また、前述の二電極測定のほかにも、電気化学測定では参照電極と呼ばれる電位の安定した電極を1つ追加して測定をする三電極測定がある。二電極測定の場合、二電極の反応を総括した情報しか得られないが、参照電極を用いることにより一方の電極の反応だけを観察できるため、より詳細な評価を行うことが可能である。この他にも、 直流分極測定や電気化学インピーダンス測定などが存在する。
Q.10
WebClassA. ガラス電極を使ったpH測定について説明する。 薄いガラス膜を隔てて２種の溶液を接触させると、両液のpHの差に比例した電位差がガラス薄膜に発生する。これを利用したものがガラス電極によるpH測定である。薄いガラス膜で作られた容器の中にpHの判っている溶液を入れ、これを被検液の中に浸すと、ガラス膜の両側に起電力が生じる。そこで溶液A、Bに適当な電極E1、E2を浸し、その両電極間の電位差を電圧計Vで測定すれば、ガラス膜に発生した起電力、つまり溶液A、BのpHの差が判明する。 ガラス電極を用いたpH測定には、以下のような長所、短所がある。 長所：測定範囲が広い(0～14pHの広い範囲にわたり実用上問題ない性能をもっている)、応答が速い(短時間で測定できる)、操作が簡単で連続測定が可能(操作が簡単であり、指示薬を用いる方法では困難な連続測定が容易にできる) 短所：ガラスが壊れやすい(電極に使われていたガラス電極の薄膜は厚さが0.01～0.05㎜程度である)、電極の内部抵抗が高い(ガラス膜の電気抵抗が高いので、入力抵抗の特に高いミリボルトメーターを使わなければならない)
Q.11
WebClassA. アルマイトについて説明する。 アルマイトとは、アルミニウム表面に陽極酸化皮膜を作る処理である。人工的にアルミニウム表面に分厚い酸化アルミニウム被膜を作る事によって、アルミニウムの耐食性、耐摩耗性の向上、装飾その他の機能の付加を目的として行なわれる。アルマイトを利用した家庭用製品には、弁当箱、やかん、鍋などがある。また、アルミニウム製の建材、電車や航空機の内装品、自動車部品、光学部品、半導体部品、各種のネームプレートや化粧板などに幅広く用いられている。
Q.12
WebClassA. 金属の腐食について説明する。 腐食とは、化学や生物的な作用により、物体の外見や機能が損なわれる状態のことを指す。鉄を雨ざらしにしているとさびる現象は腐食の一種であり、金属の腐食とは、金属がおかれた環境によって金属の表面に化学反応が起きて見た目や機能が損なわれるということを指す。 鉄のさびを例にとって腐食のメカニズムを例に挙げてみる。鉄の構造は鉄の原子とその間にある自由電子e-から成り立っている。この原子は非常に強力にお互いの手をつなぎ合っており、その間を自由電子がうめている。鉄は乾燥した大気中であればこの状態で安定しているが、ここに水がかかり続けるとイオン化が始まってしまう。さらに、周りの酸素が水中に取りこまれると自由電子が水分に取りこまれ、マイナスの水酸化鉄イオンになってしまう。その一方で鉄は、電子が奪われたためにプラスの鉄イオンになる。この現象を電位といい、この鉄イオンはさらに電子を引き寄せて、酸素と水素原子と結合する。この状態で水が乾くと、水素原子と酸素原子が蒸発して酸化鉄が完成する。これがさびができるメカニズムである。つまり、原子と電子で酸化と還元が目まぐるしく行われているというわけである。
Q.14
WebClassA. バイオテクノロジーについて説明する。 バイオテクノロジーとは、生物のもつ機能や能力を人間の生活に役立つように研究する学問のことを指す。バイオ（生物学）とテクノロジー（技術）を合わせた言葉であり、日本語では生物工学とも言う。その技術は古くから今に至るまで長きにわたり利用されており、その中でも古くから使われてきた技術をオールドバイオ、遺伝子工学などに代表される最新の技術をニューバイオと言う。オールドバイオとニューバイオの説明について以下に記す。 オールドバイオ：オールドバイオは、発酵食品などの製造技術を指す。日本では古くから発酵食品を作り、食してきた。例えば、一年を通して野菜を摂取するための漬物や、たんぱく質の供給源としての納豆や豆腐、料理の風味・味付けに欠かせない醤油や味噌などの調味料全てがオールドバイオと言える。 ニューバイオ：ニューバイオでは、微生物の機能を明らかにして、その機能を応用することがメインとなっている。病気の治療や抗生物質、遺伝子組換え食品 などに応用されている。
Q.13
WebClassA. リチウム電池について説明する。 電池の種類を見る場合、大きくは使い切りの一次電池と、充電可能な二次電池に分けられる。スーパーやコンビニ、最近では100円ショップでも見かけるマンガン電池・アルカリ電池・ボタン電池などは、容量がなくなれば使えなくなる一次電池である。それに対して、鉛蓄電池、リチウムイオン、リチウムイオンポリマー、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などは、くり返し充電して使える「蓄電池」、「充電式電池」と呼ばれる二次電池である。 その中で、リチウム電池は、マイナス極に金属リチウムを使った一次電池である。リチウムは金属では最大のイオン化傾向を持つため、マイナス極側として利用することで、プラス極との高い電位差が生じる。それによって、出力電圧も大きくすることができる。また、リチウムは最も軽い金属としても知られており、重量に対しての電力容量が大きいため、軽量化が望まれる各種機器に利用されている。一般的な電池と比較し、自己放電が少なく寿命が長いため、家庭内ではリモコン、時計、電子メータなどの小型電子機器やLEDキーホルダー、また電池取り換えが困難な電気浮きなどにも利用されている。
Q.20
WebClassA.はい 今回の講義では、課外報告書を書いて提出することができなかった。機会があれば、自分で調べたり、見て触れて経験したりして知識を取り入れたいと思う。
Q.16
WebClassA.・教科書を準備することができた。 ・講義時間内に毎回参加できた。 ・出席ボタンを毎回提出できた。 ・平常演習を毎回提出できた。 ・分からないことは友達に相談した。
Q.15
WebClassA. ネット社会のメリット・デメリットについて説明する。 IT産業の発展によってもたらされた現在のネット社会は、今て?は生活になくはならない状態た?といっても過言て?はない。しかし、その一方て?ネット社会によって発生する事件なと?も存在する。ここで、ネット社会のメリット・テ?メリットについて以下に記す。 メリット：まず最初に、「いつて?も・と?こて?も・た?れとて?もつなか?れること」か?挙け?られる。これにより、物理的制約を取っ払って人のコミュニケーションが可能となった。また、今まて?は更新したりやり直したりするのや、新しく1から作り直しか?起こっていたものを、一瞬て?複写や置き換えか?て?きるようになり、時間短縮か?て?きるようになった。そして、情報の保管に物理的制約か?なくなったことから、本なと?の紙媒体のように物理場所をとらず、その量にも制約か?なくなった。よって、保管か?容易てになったと言える。 デメリット：だれとて?もやりとりか?て?きるため、自分か?実際には面識のない人て?も繋がることか?て?き、結果的に無責任な行動か?起こりやすくなってしまう。具体的に言うと、誰かを誹謗中傷したり嘘の情報を拡散したりと、存在か?特定て?きないことを利用して他者を顧みない行動か?起こりやすくなってしまう。また、拡散力が高く、一瞬て?物理的距離か?ある人にも伝わってしまうため、特定の個人に不利な情報か?誤って、もしくは他者の悪意によって一瞬て?拡散されてしまう危険性がある。そして、置き換えや複写なと?か?容易て?あるため、他者の著作物なと?を無断て?転載したり、あたかも自分か?作ったかのように偽装し公開したりすることか?て?きてしまう。 このように、ネット社会は多数のメリットか?あるか?、一概に便利なことた?けて?はなく、数々のテ?メリットも存在する。ネット社会のメリットを最大限享受し、テ?メリットを回避するためには、ネット上の悪意を見分け、正確な情報た?けを受け取る見聞力を高めることが必要である。
Q.15
WebClassA.現在の世の中では、情報化社会と言われる時代まできた。パソコンや携帯が主流となり、情報が資源となってなくてはならない存在までなってる。特にIT企業や銀行は情報の合戦となってもおかしくないと私は考える。しかし、情報がネットに流通することにより、自分でなにが正しくて何が間違ってるかを判断しなければいけない時代とも言える。 今回のトピックは、個人情報をwebサイトに違法に掲載している件についてである。個人情報保護委員会は、その業者に対し命令を出して営業を停止させた。個人情報を利用目的を通知・公表していなく、第三者に許可を得ずに掲載していたことが原因とみている。基本的には、第三者の許可が下りないとweに掲載してはいけないというのが個人情報保護法にも記載している。 私は、個人情報を許可も得ずに勝手に掲載されるのはプライバシーの損害にもつながり決して許される行為ではないと考えている。
Q.16
WebClassA.準備していた。
Q.20
WebClassA.はい。 私はこの授業を通してエネルギーはもちろんのこと、さまざま分野をエネルギーの視点から見ることができたと感じている。電気や電池など身近なものを今まで、化学としてみたことはあったもののエネルギーとして見ることはほぼなかった。なので今回はいい機会にエネルギー分野を学べることができたので、今後の研究や将来の仕事に活かせていけたらと考えている。
Q.13
WebClassA.電池とは、エネルギーによって直流の電流を作り出す機器である、化学反応で電気をつくる化学電池というものと熱や光などの物理的に電気を作る物理電池に別れられている。化学電池においてもいろいろあり一次電池や二次電池、燃料電池がある。一方物理電池では、太陽電池や熱電池・原子力電池があり色々な環境下で利用されている。 今回のトピックはリチウムイオン電池についてである。この電池は2020年度以降本格的に 導入していこうという動きになっている。また、製品化や商品化となり二次電池の材料ともなる可能性がでてきた。まず、リチウムイオン電池とは正極と負極の間にリチウムイオンが移動することにより、充電や放電ができる仕組みになっている。私は、このような普通の電池として使うのではなく多岐にわたって利用するのはいい考えだと思う。
Q.14
WebClassA.この授業は出席してたのですが、出席ボタンを押し忘れてしまい欠席になってしまいました。自分のミスですいません。 光と生物の関係では、生物は主に太陽光を受けて生活をしている。これは光合成と言われる二酸化炭素を吸収して酸素を放出している。一方動物とかはこのようなことはできず、植物などを食べて生活している。しかしこの植物が食べられるのも植物が光合成ということを行い、そして成長していくからできることである。このように、太陽光と動物や植物は間接や直接的に関わっているのである。 今回のトピックは、温度や光と生物の関係についてである。生き物は外界の温度変化を体内の分子によって感じている。しかし植物は動物のように外界の温度や環境に変化されやすく、そのため色々な応答をしている。それが光合成である。葉緑体で環境条件に応じて変化し、光ダメージを避けるために細胞側面に集まり、温度や環境の察知している。
Q.11
WebClassA.不動態とは、金属表面の腐食作用に対抗する参加被膜が生じたことである。この酸化被膜は、溶液や酸に触れられても溶けることがないため内部からの腐食も防げるという。例を挙げるなら、アルマイトや電気コンデンサーステンレスなどである。 今回のトピックは、金属の不動態化そのものについてである。金属で安定化しているものは、アルミニウムやチタン・モリブデンなどがある。何故安定なのかというと不動態の特徴でもある、不動態被膜があるということ。目には見えないがこれがあることにより金属光沢を保つことができる。保てるようになるとさびにくくなり貴金属のような物質になる しかし、このような被膜を形成できるのはこれらの金属と含んでいる合金だけであるが、環境によっても変わってくる。塩酸や硫酸のような酸濃度が濃くなってくると、被膜が崩れるなどのような現象がおこる。
Q.12
WebClassA.腐食とは、化学的作用により外見や性能が損なわれた状態である。その中でも金属の腐食は、環境と化学反応をおこしとけたり腐食の生成物ができてたりすることである。それがみんな言うさびというものに変化する。 今回のトピックは、ユニチカ株式会社が対腐食性と接着性を併せ持つポリエステル接着剤を作り出したことである。これは、良質な接着性があり金属の腐食による接着性を低くなることなくなる。特徴としては、銀やアルミニウム、ポリ塩化ビニルなどの金属が樹脂フィルムなどの接着に有効である。また、メッキレスにより腐食防止につなるいいとこ取りの材料である。またこれは、自動車や通信端末など電子機器にも使えるような接着性や、環境が変わっても左右されないような強度も持ち合わせている。
Q.10
WebClassA.センサーとは音や光、温度などの物理量を検出して信号に変える装置である。センサーと言ってもいらいろあり、画像センサーや光センサー、温度センサーなどと世の中にはいろいろ溢れている。今は主にlotに活用されて私たちの身近なものに応用されて、便利になっている。 今回のトピックは、センサーによって何を見えるようにしたいのかということである。日本のセンサー会社は見えるものをセンサーで映し出すのではなく、見えないものも映し出すのである。主にガスは人が見えないので酸素化合物や窒素の検知するセンサーも作っている。それにより環境問題の改善にもつながってるので、一石二鳥ともいえる。エンジンのセンサーは、車やバイクのエンジンだけではなく水中の水質や人の呼吸も検知することができる。 このように、いくら私たちが見えないもので検知できる世の中になっているので、私は次は何を見えるセンサーを作るか考えてみたい。
Q.9
WebClassA.電気化学測定法とは、電池やメッキの基礎となる電気化学を溶液中のイオンや残留物質を定量・分析をすることである。測定は電位を測定する方法と電流を測定する方法の二つがある。 今回トピックでは、三電極法についてである。これは、作用電極と参照電極とカウンター電極の3つを用いて行う一般的な方法である。やり方としてはまずポテンショスタットを用いて、作用電極の電位を参照電極に対して一定にする。作用電極は電極上で目的を電気分解する。最後にポテンシヨンスタットは作用電極とカウンター電極の間の電流を測定するということである。この方法が一番有名な方法であり電気化学分解の測定である。
Q.8
WebClassA.分解電圧とは、電気電圧曲線を測定すると電位から急激に電流が流れる。この電流によって電気分解が行われることを分解電圧という。ターフェルの式とは、分解電圧と関係しており電気化学反応と過電圧の記述を表す方程式のようなものである。 今回のトピックは、分解電圧と電気分解についてである。ある研究では、白金線を作用線としてつかい電極電位を行った。自然電極電位から少しずつ電位を上げていき電流をを測定した。逆に電位を下げていった場合も電流を測定した。その結果、アノードおよびカソードの電流が急に上がっていった。アノードは酸化反応して、カソードは還元反応を与えるので電圧が、1や2Vの時に電流が急激に上がることがわかった。
Q.4
WebClassA.電流と電圧の測り方についてである。この測り方にはテスターという道具使う。テスターにはリード棒や電池、測定レンジなどが入っておりこれらを使って操作する。テスターと言ってもアナログテスターとデジタルテスターの２つありそれぞれ測り方も違うのである。ただし、電流は全て直流で行う。 今回のトピックは、ケーブルのくわえ方で測定値が変わるかということである。今回はテスターではなくクランプメーターというものを使い実験した。結果は多少のばらつきはあったがメータの制度範囲内であるので誤差はなかった。しかし、クランプの接合部がしっかりしまっていないと誤差が生じることがわかり、これには理由がある。それは磁気回路の測定感度がコアの隙間によってズレが生じるからである
Q.5
WebClassA.電池式の書き方と電極の呼び方では、まず電池式の書き方。書き方では、左側に負極、右側に正極として真ん中に電解液を書いて表す。この負極や正極には呼び方があり、負極がカソードであり正極がアノードである。カソードは還元が起こる反応であり、アノードは酸化が起こる反応である。 今回のトピックは、電池式の回転灯の連続動作時間である。その中でも一輪長く使えるLEDでの、時間について比べてみる。その結果、アルカリ単三電池を2本使ったニコUFOであり、２０日と20時間ととても長く使えることがわかった。しかし、それが全てではなく他の電池やセンサーによってかわる。ニコハザードというものやニコＰＯＩは5～6時間しか使えないこともある。これらは、やはり センサーや電池の種類によって連続操作時間が変わることがわかり、少し興味が湧いた。
Q.7
WebClassA.電池の起電力とは、電流を発生させる電位の差のことで電池内部の電極表面の電気二重層内で旦那が変化するのである。ネルんストの式とは起電力と大いに関係している。電気化学で電池の電流の電位を表した式である。 今日のトピックは東大がナノチューブの巨大な光起電力効果を発表した。半導体であるタングステンを用いて平面二重構造や、単層構造、チューブ構造で構造制御して光電変換効率を向上しやすくした。量子力学の発電材料や光検出機の応用にも使える可能性が見えてきた。この光起電力は太陽電池にも使われており光エネルギーを電池エネルギーに変える役目を果たしている。変換効率も高くなり次世代の太陽電池の材料として2次元物質のナノ物質が有効とされている。
Q.6
WebClassA.電気分解とファラデーの法則では、とても関係がある。まず電気分解とは、分解したい物質を溶解させて電圧かけ電流を流すことで正極で酸化 負極で還元反応が起きる。そのあと電気化学的に分解する方法である。ファラデーの法則とは、電気分解において析出する物質量はイオンの価数や電気量、電子の物資と関係している式ということである。 今回のトピックは、オーストラリアの研究で分かった酸素を効率よく発生させる一番いい方法は水の電気分解であるということだ。特にアルカリ性の電解液を使って行った。 陽極は、ニッケルに電気メッキに鉄の水酸化物を使って行い、電解液を水酸化カリウムを使った。過電圧をかけて行ったところ陽極から効率よく酸素を逃すことができ、改めて私もすごいと実感した。
Q.3
WebClassA.化学結合の種類では、主に非共有原子をつなげる共有結合や2:0の割合の電子でつながる配位結合や金属原子と自由電子によってつながる金属結合、金属原子と非金属原子がイオンによってつながるイオン結合の4つからできてる。 材料の電気伝導では、主に銀が一番伝導率が高くそれについで銅や金が電気がつながりやすい。この電気伝導で一番大事なのは電気伝導度と抵抗率である。伝導度とは、材料が電気をどれだけ通すかを示す大事な尺度である。 今回のトピックは、原子同士の結合する瞬間をとらえたという内容である。化学結合の中にも結合する瞬間にしか見えない原子もある。その例がジシアノ金という化合物である。金原子同士が、比較的近い距離で結合しているときに紫外線光をあびると金と金の間に結合ができ、そこに先ほどの化合物ができる。この金と金の結合は光を当てることによって生成するので同時に結合距離が短くなるのである。これは結合するときに一気に短くなり振動で離れまた短くなるのである。これによって原子と原子の間の結合する瞬間が見えるわけである。 以上がトピックである。
A.エネルギーと生活についてである。電気エネルギーでは冷蔵庫や洗濯機、電子レンジなどが使われており、熱エネルギーではガスが生活においてとても使われている。例えばガスコンロやらお風呂、ファンヒーターなどに使わらている。 今回のトピックは、エネルギー問題についてである。日本のエネルギー自給率は世界と比べてとても低い状況になっている。そのため他の国に依存してしまう可能性があり、国際情勢の影響を受けてるのでエネルギーの安定がなかなか難しくなっている。その中でも日本は石炭石油に依存しがちである。しかもほとんどが輸入に頼っており決まって中東アジアやオーストラリアである。他の国は石炭石油にあんま頼ってないので私は、やはり再生可能エネルギーや他の発電でしっかりエネルギーを補ってほしい。
A.エネルギーの種類といっても力学的エネルギーや化学エネルギー、熱エネルギー、光エネルギーなどがあります。単位としてはj(N・M) として表すことができる。 今回のトピックは、資源エネルギーの方から考えていきたいと思います。今回の大雨で経済産業相は災害救助法を適用しました。多数のものが危険や被災する恐れのある町や市に出すことにして、東北電力やネットワークから災害特別措置も出しました。それにより給急や支給も考えてるらしいのでありがたいとわたしは思いました。
A.エネルギーの１つに、運動エネルギーがある。 運動エネルギーとはモノが運動しているときのエネルギーのことである。また、物体の運動エネルギーの変化量は、その物体に加えられた仕事に等しいです。運動エネルギーの単位は J [ジュール]である。
A.現在のくらしや社会は、エネルギーの消費によって成り立っている。日常生活に欠かすことのできない電気、ガス、水道はもちろん、現代社会の基礎となっている運輸、通信なども全てエネルギーを利用しています。また、目に見えないところでも、多くのエネルギーが消費されており、農作物、食品、洋服など、あらゆる製品はその生産過程においてエネルギーを利用しており、エネルギーが今のくらしを支えています。
Q.3
WebClassA.電気伝導率は、物質によって値が大きく異なります。 いろいろな金属と伝導率を比べてみると、銀銅の伝導率はかなり高くなっている。銅の伝導率を100とした場合銀の伝導率は103と少し高くなっている。しかし、電線などに使われている材料は銀ではなく銅である。その理由は銅のほうが銀よりも安価で手に入りやすいからである。 また、化学結合とは、原子やイオンが集まって分子や結晶を作るときの原子やイオンの結びつきのことで、大きく分けると、イオン結合、共有結合および金属結合の３種類ある。イオン結合はイオン結晶中で見られる結合で、陽イオンと陰イオンの間の静電気的な引力による結合である。 共有結合は原子が互いに価電子を出し合い、それを共有することによって作られる結合である。希ガス元素以外の非金属原子間に見られる。 金属結合は金属結晶中で見られる結合である。金属結晶中では、価電子は原子から離れて自由に動き回ることができ、自由電子と呼ばれている。自由電子による金属原子間の結合を金属結合という。金属が金属光沢をもち、熱や電気をよく伝えるのは動きやすい自由電子の存在によるものである。
Q.6
WebClassA.電気分解とは、電解質の溶液に電極を差し込み電流を流すと、電極と溶液の間で酸化還元反応が起きて、電解質が分解されるという現象のことである。この反応は、電池で起こる酸化還元反応と似ているが、決定的に違う点が1つある。それは、不可逆反応であるということだ。電気分解では、水分子のように、酸素と水素がそれぞれ安定な状態でいるような物質に強制的にエネルギーを与え、化合物を分解する。一方の電池の場合は、酸化還元反応という自然界でも一般的な反応を起こさせて、電気を取り出している。 また、ファラデーの法則とは、電子の存在が明らかでなかった時代にファラデーが、電気分解における物質の変化量と電気量との間に、関係が成り立つことを実験的に見いだしたことである。電磁誘導により発生する起電力は、その回路を貫く単位時間当たりの磁束の変化に比例するとした。
Q.5
WebClassA.電池式とは、電池の構造を表した式である。左側に負極、中央に電解液、右側に正極を書き、その間を|で隔て、一番左に(-)、一番右に(+)を書く。正極と負極の活物質は、電極を書く場合も、電解液中の物質を書く場合もある。 電極の呼び方は電池では、電極から電解質に正電荷が移動する電極がアノードで、酸化反応が起きる。電解質から電極に向って正電荷が移動する電極がカソードで、還元反応が起きる。
Q.4
WebClassA.電流、電圧の測定方法として、テスタなどで測定する方法がある。電圧を測定する場合は、測定したい部分に並列に電圧計を接続する。電圧計は入力抵抗値が1MΩ以上と大きな値となっているので、電圧計には微弱な電流しか流れない。ただし、測定しようとする回路の抵抗値が大きい場合は、電圧計に流れる電流によって測定値が低めになるので注意が必要である。また、電流を測定する場合は、測定したい部分に直列に電流計を接続する。このため回路の接続を変更する必要がある。電流計は入力抵抗値が10Ω以下と小さいため、電圧計と間違って回路に並列に接続すると大きな電流が流れてしまい電流計や回路を故障させてしまいますので注意が必要である。
Q.7
WebClassA.ネルンストの式とは、電気化学において、電池の電極の電位 E を記述した式である。 半反応の電位は、半反応を構成する物質の濃度によって変化する。そのため、標準酸化還元電位はすべての構成物質が標準濃度の状態で得られた電位を測ったものになる。しかし、標準濃度以外の濃度における半反応式の電位が必要になる場合がほとんどで、そのときに使うのが、ネルンストの式である。ネルンストの式により、任意の濃度の半反応式の電位を求められることができ、また同時に、任意濃度の電池の起電力も求めることができます。
Q.8
WebClassA.電位電圧曲線を測定するとある電位から急激に電流が流れる。急激に電流が流れて電気分解が起こる電圧を分解電圧と言う。この電圧は平衡電位からとは異なり、その差を過電圧と言う。過電圧が小さいほど電圧効率は良い。 また、ターフェル式とは電気化学反応の速度と過電圧との間の関係を記述する方程式である。最初は実験結果から推論された実験式だったが、後に理論的な正当化が成された。
Q.9
WebClassA.電気化学測定法は溶液中のイオンや溶存物質の定量・定性分析を簡便に行える手法として、幅広い用途での測定に用いられている。普及している電気化学測定法は、電池の起電力を測定する手法と電気分解を行った時に流れる電流を測定する手法に大きく分けられられる。電池の起電力を測定する方法は電位差測定法と呼ばれ、電気分解を行ったときに流れる電流を測定する方法は、電解の方法や電流値の検出方法によって異なる手法があり、総称は定義されていない。しかし、敢えて電気化学測定法と総称し、電位差測定法と区別している文献もある。また、溶液中の電流の流れやすさを測定する導電率測定法は、実用上重要な電気化学測定法の一つである。
Q.10
WebClassA.せンサーとは、物理的、化学的な現象を電気信号やデータに変換して出力するデバイスや装置で、エレクトロニクス・アプリケーションの「知覚」としての役割を果たしている。 人間が視覚や聴覚などによって知覚した情報をもとに行動するように、エレクトロニクス機器も知覚装置であるセンサにより情報を収集し、それを表示したり、それに基づいて作動している。センサは、ファクトリーオートメーションなどの産業分野をはじめ、航空機や自動車などの交通機関、家電、さらにはパソコン、スマートフォン、デジタルカメラなどのデジタル機器にも活用されている。 特に、IoTにとっては、センサは必要不可欠です。IoT 機器を開発する上では、多数のセンサの中から、最適なセンサを選ぶことが非常に重要になってきています。センサを知ることがIoTを構築する上での第一歩となる。センサには、光や音、温度・湿度、圧力、距離、電気、磁気、速度、加速度、角速度などの物理的な現象を測定するセンサだけでなく、大気中のガスなどを測定したり、溶液などの組成を調べる化学センサもある。
Q.12
WebClassA.金属が化学変化によって失われていく現象を「腐食」と呼ぶが、腐食の形態はさまざまである。均一腐食はもっとも基本的な腐食形態で、金属の表面全体が均一に腐食し、失われていく現象である。金属に含まれる不安定な原子が外へ飛び出すとき、安定状態の原子をプラス極、不安定な原子をマイナス極として、表面にごく微小なミクロ腐食電池を形成する。孔食は、金属の一部分のみで発生する局部腐食の一種である。キリで傷つけたような見た目で、進行すると金属の厚みを貫通してしまうこともある。ステンレス鋼、アルミニウムといった、耐食性にすぐれた金属で起こりやすい腐食である。すきま腐食も、局部的に進む腐食の形態である。原理は孔食と同じで、ステンレス鋼をはじめとする不動態皮膜を形成しやすい金属が、皮膜の一部を失うことで起こる。異なるのは、金属の表面ではなく、金属板同士のすきまや、付着物とのすきまで腐食が発生するという点である。
Q.11
WebClassA.不働態とは、金属表面の腐食作用に抵抗する酸化被膜が生じた状態のことである。すべての金属が不動態となるわけではなく、不動態になりやすいのは、アルミニウム、クロム、チタン、亜鉛などやその合金である。実用例 としては、アルマイトがある。アルマイトとはアルミニウムの陽極酸化処理のことです。希硫酸などを用いた電気分解により、アルミニウム表面に酸化アルミニウムの被膜を形成する。
Q.13
WebClassA.携帯電話やノートパソコンなどに使用されているリチウムイオン電池は、電圧が高く軽量化しやすいため、今後も携帯機器の多様化に欠かせない電池といえる。この電池の特長は、電池自体にコントロール用のICが組み込まれ、安全な状態を確認してから発電するという点である。そしてさらに進化していて、現在では、形がある程度自由になるリチウムポリマー電池が登場している。これがさらに進化すると腕時計型などの極小携帯電話も実現するかもしれない。また、リチウムイオン電池とともに急速な発展が期待されているのが燃料電池である。燃料電池はエネルギー交換効率が高く、しかもクリーンである。ハイブリッド車や電気自動車のエネルギー源としても知られているが、これこそ地球温暖化問題を解決する切り札といえる。また、発展途上地域に発電所として設置する場合、送電線も不要なので環境への負荷を最小限におさえられるという利点もあるので、これから最も注目される電池だと思う。
Q.20
WebClassA.はい。 自分は機能性高分子化学を研究室で学び、いずれか環境に優しい機能性高分子材料を開発、または応用した工業製品を作りたいと思っていました。しかし、エネルギー化学の授業で生物の特徴を生かした工業製品の存在を知り、とても興味が湧きました。この授業を受講し、生物と工業製品というかけ離れた存在を繋げる事で私たちの生活を豊かにできるという事を学べました。いつか、生物の特徴を生かした工業製品を作りたいです。
Q.19
WebClassA.センサーを応用した工業製品について調査しました。 今の私たちの生活で必要不可欠になっているモノの１つとしてスマートフォンがある。そのスマートフォンにもセンターは使われている。それは加速度センサーである。加速度センサーは文字通り、1秒における速度変化を測定するセンサーである。測定するものの中には重力加速度も含まれるため、人の動きや振動、衝撃まで検知できる。X軸・Y軸・Z軸の3方向に適応するセンサーであれば水平状態を検出でき、カメラの横方向による手ぶれ補正などにも加速度センサーの機能が応用されている。
Q.16
WebClassA.事前に生協に行き、教科書を買った！ また、テスタが必要なことがわかったので、また別にテスタを買いに生協に行った。
Q.17
WebClassA.不動態化を応用した工業製品について調査しました。 家にある不動態化を応用した工業製品の１つとしてステンレス製品がある。 ステンレスは一般の家庭でも台所用品など様々なところに使われている。 やかん、鍋、洋食器にはじまり、浴槽や建築金具まで用途は広がっている。そんなステンレスの良さは、研磨して美しい点、そしてその美しさが錆びることなくいつまでも保たれる点です。ステンレスは表面に薄い耐食性を持つ膜、不動態皮膜があるから錆びることなく美しく使い続けることができる。しかし、実際見てみると、傷ついて不動態被膜が剥がれてるところは錆びてしまっていた。
Q.18
WebClassA.生物や光を応用した工業製品について調査しました。 生物の特徴を工業製品に応用している例は数多く存在している。その中でも日常生活でよく目にするのは、蓮の葉を応用したヨーグルトの蓋である。蓮の葉は超撥水と超滑落という2つの技術を用いて、表面についた雨水などを表面張力によって丸めて水玉にして、きれいな状態を保つということを行っている。こよ超撥水と超滑水をヨーグルトの蓋に用いて、開けた時に蓋にヨーグルトが付かないようにしている。このような効果は、蓮の英語名にちなんでロータス効果という名称で呼ばれている。
Q.14
WebClassA.植物は光合成によって太陽光のエネルギーを自分の化学エネルギーに変換できるので、モノを食べなくても成長していくことができる。動物は光合成をすることができない。太陽の光をいくら浴びたところで、自分のエネルギーに直接活用することはできない。そこで、エネルギーとなる栄養素を補給するために、モノを食べて腹に詰め込む必要がある。草食動物は、樹木の葉や草、植物の実などを食べて生きているわけが、これは光合成によって作られた物質を自分の食物エネルギーとして吸収していることになる。言い換えれば、植物を介した間接的な太陽光エネルギーの補給である。また、肉食動物は植物の繊維を消化して自分の栄養素にすることができないのである。そこで、すでにたんぱく質としてでき上がっている草食動物が彼らの食糧となる。ライオンは、草原動物であるガゼルやインパルなどを狩り、その肉に含まれている栄養素を吸収する。これも、太陽光エネルギーの間接的な補給といえる。このように、生物にとって光は生きていくうえで、必要不可欠だと思う。
<!-- 課題 課題 課題 -->
<li>
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/WebClass/WebClassEssayQuestionAnswer.asp?id=60'>
<q><cite>
■総まとめ（エネルギー化学）
</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。
