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.化学発光を体験する。 化学発光として光るクラゲを取り上げる。 県内にクラゲの展示で有名な加茂水族館があり、そこでクラゲを観察し化学発光を体験した。 画質が悪くなってしまったが、緑?紫に発行するクラゲを観察できた。
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A.LCCM住宅の住宅模型制作です。最も時間がかかりましたが、実際に手を動かして、人と検討し意見を交わしながら作成することでより理解が深まったように感じました。
A.「使用電力量を分析しよう」 身近なエアコンの使用電気量について分析した
A.使用電力を分析してみよう。 家の消費電力の内訳を調べたことで、自分の家がどのようなものにどれくらいの使われているかを調べることができたので合格です。
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A.書誌情報 等電位線を測定しよう、滝口裕也、2023-08-02、等電位線、点電荷 要旨 段ボールを台紙として単三電池から流れる電流が抵抗である豆電球を通り、等電位を測定する場であるアルミホイルを介して乾電池に戻る装置を組み立てた。テスターの－端子を－側に、＋端子でアルミホイル上の電位を測定した。0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.3mVの地点を測定し、同じ電位の地点を線で結んだ。 合格に値する根拠 点電荷の電場は同心円状に広がっており、＋の周囲では高くなり、－の周囲では低くなることを実際に測定することで理解できた。
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A.私が家電として選んだのは800Wの電子レンジです。800を6.6kVで割ると架空配電線の流れる電流は0.12Aとなります。米沢変電所から山大までおおよそ5kmのため、0.187Ω/kmを使うと電気抵抗は0.935Ωとなります。よって、1kWhでのエネルギー損失は13mWhと考えられます。
A.私の月の電気使用量は５月、６月、７月それぞれ45kWh、45kWh、57kWhであった。７月において他の月と比較して12kWh電気使用量が増加した要因を考えるとサーキュレーターを使っていたことが考えられる。12kWh全てサーキュレーターの使用電力であると考えると、サーキュレーターの定格消費電力が25Wであったことから30日間で計算すると１日にき16時間使用していたと考えられる。他の電化製品の消費電力を考えると、炊飯器の使用電力はエコ炊飯の三合炊きで156kWhであり、月に10回炊いたとしても約1.5kHwしか消費していないことが分かった。次に、テレビの消費電力は49kWhであり、１日８時間使用したと計算すると３０日で約18kWhも消費していることが分かった。1kWh当たりの電気料金が29.71円であるのでテレビだけで月に約535円かかっており、また一時間テレビを視聴したときの電気料金を計算すると約1.46円かかっていることがわかった。一方で、待機電力を考えると１時間当たり0.4Whであり、１日１６時間待機させたとすると３０日で0.192Wh出あることが分かった。また、１年間で約2.3ｋHｗであり、約70円しか得しないことが分かった、次に、電子レンジの使用電力を考える。冷凍した白米の解凍に500Wで５分間使用したとすると３０日で使用電力は1.25kWhであった。私はよく食べ物を温め直すことが多いが、500Wで１分間使用しても0.24円しかかかっていないことが分かった。次に、照明を考えると、消費電力が33Wであり、１日８時間、３０日間で約7.9kHw、さらに待機電力が0.5Wで約0.24kWh消費していることが分かった。次に、洗濯機考えると、消費電力が375Wであり、１回の洗濯で３０分、月に１０回洗濯したとすると月に約1.88kh消費していたことが分かった。最後に、冷蔵庫の消費電力を考えると、年間で293kWhと表示されていたため月に約24.4kWhであり、冷蔵庫が大半の電力を占めている可能性があることが分かった。しかし、求められた消費電力は負荷を最大にした場合であるため実際には消費電力は小さくなると考えられる。よって、自分の家では冷蔵庫に最も電気を消費しており、２番目にテレビ、３番目にサーキュレーターであると考えた。共通点としてどれも長時間使用する家電であるので必要なとき以外はなるべく消すように心がけたいと考えました。加えて、月に57kWh使用したとして１年間で684kHw使用したとすると、１Lの石油で約10kWhの電力が得られると考えて１年間で約70Lの石油を発電に使用していることになると考えられる。
A.化学発光の課外報告書です。 化学発光を調べるために小野川町ホタル公園にて、ホタルの観察を行いました。 たくさん一斉に現れるわけではなかったため、撮影が難しかったが、確認することが出来ました。
A.今回はルミノール反応を観察した。 方法 ビーカー100mlに10wt%の水酸化ナトリウム水溶液約20mlを調整した。室温まで冷やした。冷やした10wt%水酸化ナトリウム水溶液10mlを三角フラスコ100mlに加え、10倍希釈した。希釈した溶液にルミノール200?300㎎を加えた。（A液） 別の三角フラスコ100mlに3％ヘキサシアノ鉄（Ⅲ）カリウム溶液10mlと3％過酸化水素水10mlを混合し、10倍希釈した。（B液） 暗所でA液とB液を一緒に大きなビーカー200mlに注いだ。発光が弱まったら、ヘキサシアノ鉄（Ⅲ）カリウムの粉末を追加し、さらに発光の様子を観察した。 結果 強い青白い光が見られた。また、ヘキサシアノ鉄（Ⅲ）カリウムの粉末を追加した際、より強く発光した。
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A.もっとも手間暇を注いだ課外報告書は「化学発光を体験してみよう」です。 蛍の観察結果、発光のメカニズムについて調べた。 2023/6/22（木）20：00頃 小野川温泉の川付近で蛍による化学発光を観察することができた。蛍は継続的に光を発しておらず、光は付いたり消えたり不規則に変化していた。蛍が発していた光は黄色であった。 発光する原因の物質として、光の元であるルシフェリンと、ルシフェリンを発光させる反応を触媒する酵素のルシフェラーゼがある。これらの物質を基に蛍の発光のメカニズムについて考える。蛍のルシフェリンはシステインを出発物質として生合成される。生合成されたルシフェリンはマグネシウムイオンの存在下では、ルシフェラーゼの作用によってアデノシン三リン酸ATPと反応する。その結果、ルシフェリンはアデニル化されルシフェリル-AMPが生じ、さらにルシフェラーゼの作用により酸素と反応し、ペルオキシドアニオンを生成し、酵素中で不安定であるジオキセタンに変えられる。ジオキセタンの構造は酵素の中で壊され、CO2と反応し励起一重項状態のオキシルシフェリンが生成される。オキシルシフェリンが生成されるとき、高効率でオキシルシフェリンの励起一重項状態のモノアニオンが生成され、さらに脱プロトン化され励起一重項状態のジアニオンとなる。これらのアニオンが元の基底状態に戻るときに光が生じると考えられる。 参考文献：著者 近江谷克裕 「発光生物の光る仕組みとその利用」 https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakyoshi/64/8/64_372/_pdf
A.紫キャベツを利用した電気泳動である。紫キャベツを手に入れるところから、電気泳動を行うまでにたくさんの時間を費やした。その中でなかなかうまくいかないこともあったが、最終的に泳動が確認できた。
A.使用電力量を調べた。5月、6月、7月の消費電力を調べ、それぞれ150kWh、100kWh、160kWであった。 冷蔵庫に約50W使われていることが分かった。テレビでは、約80wであった。 7月はクーラーを使うようになり、約200W程度となった。 その他として、夜の照明、パソコン等の電子機器に使っていると推測される。 節電の方法として、エアコンの風量を自動にすることが挙げられる。自動にすることで、部屋が涼しくなったときに無駄に冷気を出す必要がなくなる。
A.LCCM住宅模型を作ったが、まず最初に設計図をつくり、そこから必要な材料を考え、切り出して貼り合わせたのが大変だった。また、どのようにすれば環境に優しい家が作れるか、それをどう表現するかとても難しかった。
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A.【書誌情報】 報告書の題目「予習報告書」、著者「篠原凜久」、提出日「08/06」、キーワード(5語以内)「Python、エネルギー貯蔵、ソーダ灰、自然科学、テスター」、共著者が存在した場合いの提出者としての著者としての役割「共著者なし」 【要旨】 設問1 ●テキスト「山下正通、小沢昭弥. 現代の電気化学」 ①エネルギー化学の予習 テキストから、材料あるいは工業製品をひとつ選び、製造するのに必要なエネルギーを見積もって「モノづくりに必要なエネルギー」について論じてください。 材料：「アルミニウム」 テキストP.125から、アルミニウムの電解精錬において必要な電解電力は13400kWh/tであることから、1kWhで約74gとることができる。エネルギー効率は26%であることから、理想的な生成量の四分の一を獲得することが可能であると見積もった。 モノづくりに必要なエネルギーは、少なければ少ないほど良いと考える。しかし、アルミニウムは「電気の缶詰」と言われるほど、アルミニウムを電解精錬するのには他の金属と比較して多くのエネルギーを必要である。具体的には、銅の約47倍、亜鉛の約４倍も新しく生産するのにエネルギーを消費する。よってアルミニウムの多くは、再生産によって得られている。リサイクルであれば新しく生産するのに必要なエネルギーの５％ほどでアルミニウムを獲得することができる。モノ作りをするうえで、アルミニウムのリサイクルのように、エネルギー消費を抑える方法を模索することが重要であると言える。 ②無機工業化学の予習 テキストから、工業製品としての無機化学材料を、ひとつ選んで紹介し、「エネルギーと工業化学の関係」について論じてください。 工業製品としての無機化学材料「電池」 工業化学とは、工業化に適した物質製造方法の探求である。これに当てはまる工業製品が「化学電池」である。化学電池は、一次電池、二次電池、燃料電池に分類され、電池内部の化学反応（酸化還元反応）によって電気を起こさせ、得られた電気エネルギー取り出す電池である。エネルギーは生産・貯蔵・供給が重要であるため、化学電池によって生み出されたエネルギーの保存・運搬技術が必要であることから工業化してエネルギーを製造することが不可欠である。 以上のように、化学電池は、電気を生み出し、エネルギーを取り出す装置であるように、工業化学とエネルギーは深く関係している。 設問２ ●野村正勝・鈴鹿輝男, 最新工業化学―持続的社会に向けて―, 講談社サイエンティフィク ①無機工業化学の予習 テキストから、工業製品としての無機化学材料を、ひとつ選んで紹介し、「自然科学としての化学と工学としての化学の違い」ついて論じてください。 工業製品としての無機化学材料「ソーダ灰」 吸湿性を持つ白色粉末であり、日本では年間70万トン生産される <ソーダ灰の主な用途> ガラス工業と科学工業用原料 <ソーダ灰の製造方法> アンモニアソーダ法よってソーダ灰を製造される。 アンモニアソーダ法が画期的なソーダ灰の製造方法として存在する背景に、身近に大量にある物質からソーダ灰を製造することを可能にしたことがある。アンモニアソーダ法において必要な材料は水と塩化ナトリウム、二酸化炭素、アンモニアである。地球に豊富にある水、塩化ナトリウム、二酸化炭素があり、アンモニアは水酸化カルシウムと塩化アンモニウムから製造することができる。加えてアンモニアソーダ法の反応で、アンモニアと二酸化炭素、水が副生するため、それらを再使用することができる。よって、エコに大量にソーダ灰を獲得することができるため、アンモニアソーダ法がソーダ灰の製造方法として確立した。 「自然科学としての化学と工学としての化学の違い」 自然科学としての化学は、自らの探求心を基に自然観察や理論を組み立てる学問である。 一方、工学としての化学は、ある課題が提示された状態を基に科学知識や技術を用いて、その課題を解決する方法を模索する学問であると考える。 工学としての化学において、自分にとって重要な発見を成し遂げたとしても、課題解決、人や社会システムに役立つものでなければ意味を持たないが、自然科学においては自分が思い描く理想を探求したいという満足度を得ることができる。しかし、お互いに関連性がないわけではなく、自然科学が組み立てたものを工学がより社会に適切にハマるように成形している。つまり、自然科学は自分が考える理想的な理論やシステムを追求する化学であり、工学は社会や人が抱える問題に対し、実用的な技術(理想である必要ではない)を用いて解決を実施する化学と言い換えることができる。 ②エネルギー化学の予習 テキストから、エネルギー貯蔵のための方法をひとつ選んで紹介し、「エネルギー貯蔵と化学の関係」ついて論じてください。 エネルギー貯蔵のための方法「電気二重層キャパシタによる貯蔵」 電極：鴻比表面積と高導電性を有する活性炭の分極性電極 電解液：電解質を含むプロピレンカーボネートやエチレンカーボネートなどの有機溶媒系電解液または、硫酸水溶液電解液が用いられる。 電気二重層キャパシタは、電極と電解液の界面に直流電流を流すことで電気容量を蓄積できる仕組みで、二次電池とは異なり、電気化学反応を伴わないため、抵抗が少なく高出力特性を持っている。 「エネルギー貯蔵と化学の関係」 電気二重層キャパシタによるエネルギー貯蔵方法には様々なメリットがあるが、いくつかの課題も存在する。例えば、エネルギー密度が二次電池と比べ、極端に小さいため、エネルギー密度の増大が不可欠であることなどである。この課題を解決するためには電気化学と関連したキャパシタの特性である電極活性炭の比表面積の設定などが重要であるといえる 以上のことから、エネルギー貯蔵と化学は深く関係しているといえる。 設問３ ●テキスト：小林一也,工業技術基礎、実教出版 (2002) ・エネルギー化学の予習 部屋の照明のリモコンに入っていた乾電池の電圧の測定を4回行い、全て1.512Vを示していた。よって、測定した乾電池の電圧は1.512V。 そのエンジニアだけの測定の精度が高いことや再現性があることは意味を持たず、誰がやっても同じ結果が得られることが重要であるため、エンジニアに期待される技術は、データや実験手順について、わかりやすく伝えることだと考える。そして、わかりやすく伝えるためには、使用した統計ツールや実験器具の操作方法の知識がないといけない。特に、実験においては環境条件によって結果が大きく異なってしまうケースがあるので、環境を調整するか、環境の変化によって結果にどのくらいの誤差が生じるかを確かめておくことが重要であると考える。人の役に立ってこその工学であるため、エンジニアは他人に丁寧に伝えることを心掛けるべきである。 【合格に値する根拠】 確かに、エネルギー化学の講義が始まる前にウェブクラスにある予習報告のボックスに提出した。また、SNSに予習した内容について投稿し、多くの人が閲覧できるようにした。
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A.・書誌情報 「電気分解による泳動と拡散を可視化しよう」 著者：伊藤蓮 提出日：2023年8月6日 キーワード：電気泳動，電気分解，紫キャベツ ・要旨 食塩水に紫キャベツの色素を入れ，寒天でプラスチックカップに固め，1円玉，10円玉を用いて電池とし，イオンの動きを可視化しました． ・合格に値する根拠 実際に材料を購入し，実験を行いました．可視化したイオンの動きがわかる写真をアップロードしました．
A.○研究題目：等電位線を実測しよう 共同実験者：富樫聖斗 ○緒言：講義にて若林誠氏の電気力線シミュレータを用いて等電位線、電気力線、電場ベクトルを作図する機会があり、自分の手で実測してみたいと思ったためアルミニウム箔を用いて等電位線の実測に取り組んだ。 ○方法 使用した道具：テスター(LDM-81B)、アルミホイル(30 cm×30 cm)、導線(銅針金)、赤色発光ダイオード(HK-LED3H(R))、目玉クリップ小(2個)、セロテープ、段ボール、電池ボックス(UM-410NH)、単4乾電池(2本)、ハサミ、蛍光ペン(ピンク) 1. 段ボールを台座としてその上に30 cm×30 cmのアルミホイルを敷いてセロテープで固定した。 2. 目玉クリップ小をアルミホイルの両端に挟んで電極にした。マイナス極側のクリップと乾電池を繋ぎ、もう一つの乾電池と直列で繋いだ。この乾電池から直列で発光ダイオードを繋ぎ、プラス極側のクリップと繋いで回路を作成した。それぞれの道具はハサミで導線を適切な 3. テスターを用いてマイナス端子をマイナス極側のクリップに接続してプラス端子をアルミホイル上の任意箇所に接続して電位の測定を行った。 4. 等電位であった箇所を結んで等電位線を作図した。 結果 マイナス極側から0.20 mV、0.30 mV、0.40 mV、0.50 mV、0.55 mV、0.60 mV、0.70 mV、0.80 mV、0.90 mVの電位を実測した。等電位であった箇所を蛍光ペンにて繋いで等電位線を実測することが出来た。 考察 電極に近い箇所では滑らかな曲線を描いており、中心付近では直線に近い形で等電位線が現れた。しかし、電位が0.80 mVであった箇所を結んだ等電位線は歪んだ曲線を描いており、設問2の写真から、プラス極側の下側部分のアルミホイルが歪んでしまっていることが分かり、この歪みが原因で歪な曲線になってしまったのだと考える。
A.『【課外報告書】LCCM住宅の住宅模型を作ろう』 私は，LCCM住宅とするために太陽光発電パネルの使用が最も有効であると考えたため，私は模型の屋根部分を平らにし，そこに太陽光発光パネルを設置した． また，ボリューム抑えるために，なるべく四角くコンパクトな家の模型を作り上げた．私の模型は1/50スケールで作っている．縦が最高12メートル，横が7m，奥行きが7mの家を作成した．模型を作成するために準備したものは，スチレンボード，カッター，カッターボード，両面テープ，曲尺，シャープペンシル，5mm方眼紙を用意した．
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A.テーマ：電気分解による紫キャベツ色素の色の変化 １．緒言 電気分解について学習する機会は、高校から大学にかけていくつかあったが、実際に実験して結果を確認したことはなかった。そこで、家庭で実験できる方法を用いて、電気分解を目で見たいと考えた。 ２．方法 ２－１．材料 食塩水 ２００ｍｌ 寒天 ２ｇ 紫キャベツ １/８個 プラスチックカップ １個 アルミ線 約60㎝ 乾電池 １個 ビニール袋 １袋 １円玉 １枚 10円玉 １枚 ２－２．実験操作 ①ビニール袋に紫キャベツを手で細かくちぎって入れ、15分ほど揉む ②食塩水を約85℃まで温める ?寒天２ｇを加える ④①でできた色素を寒天溶液に加える ⑤１円玉、10円玉それぞれに30cmほどのアルミ線を巻き付ける ⑥硬貨と反対の先端を乾電池に取り付ける ⑦１円玉、１０円玉を寒天溶液に入れる ⑧１時間ごとの溶液の色の変化を観察する ３．結果 一時間毎の溶液の変化を以下に示す。 １時間後：１円玉から小さな泡が発生していた。 ２時間後：１円玉付近の溶液が緑色、10円玉付近の溶液が赤紫色になった ３時間後：それぞれの硬貨の周りの溶液の色の変化が濃くなった ４時間後：３時間後と変化なし ４．考察 ・陽極になった10円玉付近の溶液が赤紫色になったのは、10円玉付近の溶液の水素イオン濃度が高まったからだと考えられる。食塩水は中性なので、化学反応式は以下のようになる。 ２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４（Ｈ＋）＋４(e-) ・陰極になった１円玉付近の溶液が緑色になったのは、１円玉付近の溶液の水酸化物イオンの濃度が高まったからだと考えられる。化学反応式は以下のようになる。 ２Ｈ２Ｏ＋２(e-)→Ｈ２＋２(ＯＨ-) ・インターネットで調べたところ、似たような実験では溶液の色の変化がより鮮明に分かった。本実験であまり色の変化が顕著に見えなかった理由について考察する。 一つ目は、硬貨と電池をつなぐ線がワニ口クリップ付きの導線などではなく、市販のアルミ線であったため、電気がうまく流れなかったからだと考えられる。 二つ目は、紫キャベツの色素を入れる量が多かったため、色の変化がよく見れなかったからだと考えられる。
A.報告書の題目：化学発光を体験しよう、著者：外崎彩乃、提出日：2023/7/31、キーワード：ルミノール反応、鉄イオン ルミノールの名で知られるアミノフタルヒドラジドも酸化反応において光を放出することが知られており、過酸化水素などを用いてルミノールを酸化することで強く発光する。ルミノール反応における鉄(Ⅲ)イオンの働きについて考察する。塩基性の溶液中でルミノールを過酸化水素で酸化するとルミノールはエネルギーの高い状態（励起状態）となった後、再びエネルギーの低い状態に戻る際に、余分なエネルギーを明るい青い光として発する。ヘキサシアノ鉄(Ⅲ)酸カリウム溶液に含まれる鉄（Ⅲ）イオンはこの反応を触媒する働きがあると考える。 この実験には予習、レポート作成、実験時間を含め約16時間かけた。ルミノール反応に対する理解を深められた。
A.4月、5月、6月の使用電力量を確認した結果、それぞれ59kWh、61kWh、78kWhであることがわかった。 家電として、冷蔵庫について調べる。冷蔵庫の消費電力量は232kWh/年であることが分かったので、1ヶ月辺り約19kWhの電力量を消費していることが求められる。このことから4~6月の使用電力量で考えると、全体の約30％が冷蔵庫の電力量であることが分かる。 節電の方法としては、冷蔵部分にはあまりものを詰めない、冷凍部分には多く物を入れる、温かいものは十分に冷ましてから冷蔵庫に入れることが挙げられる。
A.目的：電気分解による泳動と拡散をを可視化しよう 方法 紫キャベツの入った野菜ジュースを寒天で固め、その上に2枚の十円玉を離しておいた。また、２つの十円玉には３Vの電池により電荷をかけた。また、電圧計で経時的に電圧を測定した。 結果 電圧：０．３?０．１Vを表示、基本的に０．１６Vを表示し続けた。 色：最初、陽極側が青色に変化した。その後、陰極側も青色に変化した。 拡散は十円玉の間は一定だが、外は速度がおそい。 ３０分で２.0ｍｍ１時間で２．８mmと伸び、８０分で１ｃｍに足した。 考察 銅の電気精錬の仕組みにより、銅イオンが流出し、塩基性になった部分でアントシアニンが青色を呈色したと考えられる。 電極間で速度は一定だが、その道を外れると速度は遅くなると考えられる。
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A.LCCM住宅模型の作成 充分な材料を集めることができず、あまり満足のいく住宅模型とはならなかったものの、どうすれば環境に良い住宅を構想することができるのかという構図作成過程に充分な時間をかけることができたのは、結果にならずとも自分の経験として充実したと感じた。
A.・書誌情報 題目：使用電力量の分析 著者名：大堀颯斗 提出日：2023-08-05 キーワード：使用電力量、消費電力、節電 ・要旨 題目：使用電力量の分析 著者・研究者：大堀颯斗 1. 緒言 月あたりの使用電力量から、家電それぞれの電力使用時間を推定し、節電の計画を立てることを目的として分析を行った。 参考文献：関西電力グループ power with heart. "" 家庭や企業で簡単にできる節電方法11選！省エネで電気を上手に使おう"". 関西電力送配電株式会社.https://media.kepco.co.jp/_ct/17585203.(2023-08-05参照) 2. 方法 電気代の請求書(5月、6月、7月)から、各月の使用電力量を調べ、その事実を元に使用している家電製品の消費電力から、各家電の電力使用時間を推定した。また、その結果から使用電力量が多い家電製品について節電の方法を考え、節電術の有効性について議論した。 3.結果、考察 5月の使用電力量は、185kWhであった。 また、主に使用家電製品の消費電力をまとめると以下の通りであった。 エアコン(三菱)：717kWh(期間消費電力量)、冷蔵庫(アイリスオーヤマ)：200W、洗濯機：500W、炊飯器(アイリスオーヤマ)：1130W、電子レンジ(Panasonic)：600W、IH調理器(アイリスオーヤマ)：1000W、ドライヤー(Panasonic)：1200W、掃除機(TOSHIBA)：900W、ゲーム機(Nintendo Switch)：7W これらの情報から、各家電製品の月あたりの使用電力量を推定する。 5月の使用電力量について、 エアコンは5月中に使用しなかったため、0kWh 冷蔵庫は24時間稼働であるから、 0.200×24×30=144kWh 洗濯機は2日に1回で30分程度の使用と仮定して、 0.500×0.5×15=3.75kWh 炊飯器は34分の早炊きモードで使用と仮定して、 1.130×34/60×30=19.21kWh 電子レンジは、肉の解凍に使用することがほとんどであり、毎回2分程度の使用と仮定して 0.600×2/60×30=0.6kWh IH調理器は、毎日の自炊で10分程度の使用と仮定して、 1.000×10/60×30=5kWh ドライヤーは毎日5分程度の使用と仮定した、 1.200×5/60×30=3kWh 掃除機は1週間に1回の掃除で5分程度の使用と仮定して、 0.900×5/60×5=0.375kWh ゲーム機は1日に2時間程度の使用と仮定して、 0.007×2×30=0.42kWh これらの合計は176.4kWhであり、実際の使用電力量に近い値である。各家電における実際の正確な使用時間は不明であり、上記計算による消費電力量の算出値は推定値であるため誤差が生じたと考えられる。 6月の使用電力量は212kWhであった。 6月の各家電の消費電力量について、 エアコンは1日に5時間程度の使用と仮定して、 717×1/12=59.75kWh 冷蔵庫は24時間稼働であるから、 0.200×24×30=144kWh 洗濯機は2日に1回で30分程度の使用と仮定して、 0.500×0.5×15=3.75kWh 炊飯器は34分の早炊きモードで使用と仮定して、 1.130×34/60×30=19.21kWh 電子レンジは、肉の解凍に使用することがほとんどであり、毎回2分程度の使用と仮定して 0.600×2/60×30=0.6kWh IH調理器は、毎日の自炊で10分程度の使用と仮定して、 1.000×10/60×30=5kWh ドライヤーは毎日5分程度の使用と仮定した、 1.200×5/60×30=3kWh 掃除機は1週間に1回の掃除で5分程度の使用と仮定して、 0.900×5/60×5=0.375kWh ゲーム機は1日に2時間程度の使用と仮定して、 0.007×2×30=0.42kWh これらの合計は236.2kWhで、実際の使用電力量と比較して近い値であるため、仮定した使用時間がほとんど正しいと考えられる。またら各家電における実際の正確な使用時間は不明であり、上記計算による消費電力量の算出値は推定値であるため、誤差が生じたと考えられた。 7月の使用電力量は219kWhであった。 7月の各家電の消費電力量について、 エアコンは1日に5時間程度の使用と仮定して、 717×1/12=59.75kWh 冷蔵庫は24時間稼働であるから、 0.200×24×30=144kWh 洗濯機は2日に1回で30分程度の使用と仮定して、 0.500×0.5×15=3.75kWh 炊飯器は34分の早炊きモードで使用と仮定して、 1.130×34/60×30=19.21kWh 電子レンジは、肉の解凍に使用することがほとんどであり、毎回2分程度の使用と仮定して 0.600×2/60×30=0.6kWh IH調理器は、毎日の自炊で10分程度の使用と仮定して、 1.000×10/60×30=5kWh ドライヤーは毎日5分程度の使用と仮定した、 1.200×5/60×30=3kWh 掃除機は1週間に1回の掃除で5分程度の使用と仮定して、 0.900×5/60×5=0.375kWh ゲーム機は1日に2時間程度の使用と仮定して、 0.007×2×30=0.42kWh これらの合計は236.2kWhで、実際の使用電力量と比較して近い値であるため、仮定した使用時間がほとんど正しいと考えられる。またら各家電における実際の正確な使用時間は不明であり、上記計算による消費電力量の算出値は推定値であるため、誤差が生じたと考えられた。 以上の結果から、1ヶ月の消費電力量が大きく、節電の工夫の余地がある家電は炊飯器、エアコンであることが分かった。節電の方法として、エアコン温度設定を28度とすることで、快適に過ごせる温度であるとともに、室内外の温度差を減らして消費電力を抑える効果が期待できると考えた。また、風量などの設定を自動設定にすることで、過度な電力消費を抑えられると考えた。また、炊飯器については、炊飯後の保温機能をなるべく利用しないことで消費電力が抑えられると考えた。 インターネット上で紹介されている節電術を調べたところ、あまり使用しない家電の主電源を落とすことや、カーテンや断熱シートで冷気、暖気の出入りを防止すること、冷蔵庫にモノを入れすぎないことが挙げられていた。主電源を落とすことで、使用していない間の無駄な電力消費も抑えられることは自明であるが、節電としての有効性は高い。また、カーテン等で熱量の出入りを防止することについては、そうすることで冷暖房の効率が上がり、過度な電力消費が抑えられるため、節電としての有効性がある。、また、冷蔵庫にモノを入れすぎないことについては、モノが多くあるとその分冷蔵庫内の冷気の循環と冷却効果が悪くなるため、詰め込みすぎないことで冷却を効率的に、かつ無駄な消費電力を抑えることができる。また、上記結果より、冷蔵庫は1番消費電力が大きい家電であることから、この節電法を試行することによる節電の有効性は非常に高いと考えられた。 ・合格に値する根拠 実際の3ヶ月分(5,6,7月)の使用電力量を調べ、また、日常生活で使用している各家電製品について消費電力を調べ、これらのデータを元にして、各家電の1ヶ月あたりの使用時間を推定、分析したとともに、特に消費電力が大きい家電についてその節電法を自らで考え、更にインターネット上に紹介されている節電術についてその有効性を考察した点にある。
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A.自然発光についての課題。実際にホタルを見に行って、蛍の発光メカニズムについて調べた。
A.化学発光ではルミノールを合成するのに時間を伴ったのが1番手間暇を注いだことだと思いました。
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A.使用電力量を分析してみよう。 平本祐揮 消費電力が最も高いのは、冷蔵庫だと考えられる。そのため、冷蔵庫の節電について考察をする。温度を適正に保つことは、米沢では、冬に温度を調節することで節電に繋がると考える。次に、冷蔵庫内で冷風がまわりやすくなっていれば、無駄な電力を消費せず節電に繋がるため、冷風口の前には物を置かないようにし、物を詰め込みすぎないようにする方法は、自分が物を詰め込んでいた覚えがあるため、自分に適した節電方法だと考えられる。 家電から全ての電化製品の可能性を考えました。使用電力量の調べ方がわかりました。
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A.化学発光の観察と原理についての考察 実験方法 単4形電池4本で光るライトの発光を観察した 観察結果 赤色、緑色、青色、白色の発光が観察できた 考察 ① サイリューム(ケミカルライト)に代表される、ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)オキザレート(TCPO)を用いた化学発光様式について 種々のシュウ酸誘導体と過酸化水素との反応で生じる中間体である置換1,2-ジオキセタンおよび1,2-ジオキセ タン-3,4-ジオンがまず形成され、続いて中間体と共存する蛍光物質との間に電荷移動錯体を形成し、これが分解する際に二酸化炭素と蛍光物質からの発光を生じる。 ② ホタルの発光物質と発光様式について 発光物質：ルシフェリン 発光様式：ホタルの発光は、ルシフェラーぜ(発光酵素)とルシフェリン(発光基質)が反応することによって生じる。最初にルシフェリンがルシフェラーゼの中でATPと反応し、発光する直前の中間体化合物を生成する。次にこの化合物が酸化されることで、エネルギーを持った「オキシルシフェリン」という発光体が生成され、そのエネルギーを放出する際に発光する。 ③ ルミノールの化学発光について 鉄(III)イオンの働き：触媒として働き、酸化反応を促進する。 ルミノール反応によって血液が検出できる理由：血液中のヘモグロビンに含まれるヘムという鉄原子をもつ物質が反応を促進させる触媒の役割をするため。 発光様式：触媒によって過酸化水素が分解し活性酸素ができる。活性酸素は非常に不安定で物質を酸化させる性質があり、ルミノールと反応すると3-アミノフタル酸が生成する。反応で生じた物質は励起状態にあり、それが基底状態に戻る時に差分のエネルギーが光として放出される。 参考文献、引用情報 ・ルミノールの合成と化学発光 https://sekatsu-kagaku.sub.jp/luminol-synthesis-and-chemical-light.htm (7/3 3:50) ・ゲンジボタルの発光現象の仕組みをとらえる｜理化学研究所 https://www.riken.jp/medialibrary/riken/pr/press/2006/20060316_1/20060316_1.pdf (7/2 2:30) ・中島憲一郎著、過シュウ酸エステル化学発光とその応用、1994 https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscc1971b/23/4/23_268/_pdf/-char/ja (7/3 13:50)
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A.使用電力量を分析してみよう
A.予習報告書、北林京悟、4月27日 それぞれの教材を使用し、1円玉を作るのに必要な電力は13.4Whであること、鉛電池はエネルギー貯蔵のための方法として知られるが、寿命が短いという課題があることを示した。 それぞれの報告の頑張りについては以下の通りです。 一円玉について考えました。 一円玉は1gでアルミニウムのみから出来ています。 アルミニウムの電解電力は13.4kWh/kgなので一円玉は一枚つくるのに必要な電力は13.4Whであることが分かりました。 エネルギー貯蔵のための方法として鉛電池について調べました。 鉛電池は正極の酸化鉛と負極の鉛からなる電池で、酸素発生過電圧と水素発生過電圧が大きいとで、単セルあたり2.0Vという電池電圧を形成できる。 負極活物質の鉛の電位は-0.39Vであり、水素を発生して溶解してもおかしくないのだが、鉛の水酸化電圧が極めて大きため水素の発生が起こりにくい。 酸化鉛の正極電位は1.68Vであり、水の分解電圧1.23Vを引き起こすのに十分な酸化物質であるが、、酸性中の酸化鉛の酸素発生過電圧が大きいため、正極として有利な機能をもっている。 鉛電池は硫酸鉛が酸化鉛や鉛に戻らないので、寿命が比較的短いという欠点を有している。そのため、今は長寿命化することが課題である。
A.もっとも手間暇を注いだ課外活動はLCCM住宅の住宅模型を作る課外活動です。LCCMつまり、CO2を減らすために屋根に窓を取り付けるなどの工夫を実際に模型で作ることが大変でした。
A.使用電力量の分析 家電の説明書がなかなか見つからず消費電力を探すのが大変でした。また、節約のためあまり電子レンジを使わないようにするのは個人的にとても大変でした。 私の家の使用電力は、4月73kWh 5月・130kWh 6月・72kWh であった。使っている家電の消費電力は、炊飯器が230W、電子レンジ1400W、冷蔵庫が100Wであった。このことから4月の家電ごとの使用時間を考えた。まず上記の家電で6割の使用電力量となっていると仮定する。よって、48kWhとして考えると冷蔵庫はもちろん810時間使っていることとなる。冷蔵庫で35kwh使用しているので残りを考えると、電子レンジ、炊飯器それぞれで72時間使用していることになる。これでは10時間が長すぎるので、79kWhのうちに占める家電の割合がより小さいと考えた。 私は5月の130kWhという結果から電子レンジを極力使わないという節電を行った。結果6月は72kWhとなった。
A.書誌情報：予習報告書、新井駆、2023/04/27、信頼性 テキストより、身近な材料として銅を挙げる。銅1トンを精錬するのに必要なのは約350kWh必要であることが分かった。ここからさらに製品に加工することを考えるとさらにエネルギーが必要なことがわかる。 エネルギー貯蔵のための方法としてリチウムイオン電池での蓄電が挙げられる。そのためにもよりリチウムイオン電池を安全に扱う方法や、リチウムイオン電池に代わる新しい蓄電方法を発見する必要があると考える。 私はPanasonic製の単三アルカリ乾電池の電圧を測定した。新品3つを測定し、いずれも1.621Vを示した。このことから大量生産の世の中でいかに安全に正確に製品を製造できるかが大切だと考える。
A.書誌情報 予習報告書、富樫聖斗、4月27日、電池 要旨 化学が発展すれば、現在多く使用されている方法をより効率的に、新たなエネルギー貯蔵が発見でき、エネルギー貯蔵も発展すると考える。 合格に値する根拠 エネルギー貯蔵の方法として酸化銀・亜鉛電池がある。正極に酸化銀、負極に亜鉛、電解液に水酸化ナトリウムを適用するこの電池は、アルカリ電池の一種で、小型軽量かつ高率放電を行いやすい特徴を持つ。銀酸化物の材料価格が高いため、ロケット、ミサイル、人工衛星、競技用ソーラーカーなどの特殊な推進動力源として使用される。
A.もっとも手間暇をそそいだ活動は、「使用電力量を分析しよう」というテーマで三ヶ月間の使用電力量を分析したことです。4月、5月、6月の使用電力量について電気料金から計算し節電を行うことの効果、その期待について述べました。三ヶ月の月日を利用したので、かなり苦労しましたが、自分が使っている電気について分析できたことはよい活動を行えたといえます。 [使用電力量を分析してみよう] 電気代から使用電力量を求めることとにする。 4月→4361円 5月→4745円 6月→4321円 となった。東北電力の現在の1kWhあたりの電気料金は16.49円であったため、（電気料金）÷（1kWhあたりの電気料金）を計算し、それぞれの使用電力量を算出すると 4月→264kWh 5月→287kWh 6月→262kWh となった。 また、この中で最も使用している家電製品を求める。 電子レンジと冷蔵庫、蛍光灯を例とした。 電子レンジの500Wは実際は1200W使用していることがわかった。1200Wでの1分間の料金は0.54円である。私の場合一回で5分ほど回すことが多いため、0,54×5より、2.7円。1日に2回電子レンジを使うとすると5.4円で、一月にすると162円ほどとなり、多くないことがわかる。 同様に計算する。冷蔵庫の年間消費電力は308kWhである。は1日あたり24円かかるので、一ヶ月にすると720円となる。 蛍光灯の場合、消費電力が85Wなので1時間あたりの電気代は1.40円とる。また、1日10時間ほどつけるため14.0円、一ヶ月にすると420円となる。 この結果より、節電を行うのには冷蔵庫の開け閉めを少なくする、省エネ効果のあるものに買い換える事が効果的だと考える。また、照明もLEDのものや、明るさを抑える、点灯時間を短くすることが効果的であるため、それらを意識して取り組むと良いと考える。 インスタグラムにて課外活動の結果を載せています。https://instagram.com/p/CvhXZjsrzE6/
A.書誌情報 紫キャベツ色素による電気分解による泳動、拡散可視化実験報告書 武井勇樹 提出日：2023/8/6 要旨 エネルギー化学への理解を深める事を目的とし電気分解による泳動、拡散を紫キャベツに含まれるアントシアニンによる呈色により可視化し観察を行った。１円玉と１０円玉を短絡させることで異種金属接触腐食による腐食電池として作用している事が推測され、１円玉側がアノード 10 円玉側がカソードとして働いたと想定される。従ってアノード側で生じた H?によってアントシアニンが 紫色を呈色し、カソード側で生じた OH?によってアントシアニンが黄色を呈色したと推測した。 合格に値する根拠 電池式やエネルギーの出入りを伴う化学反応式を記述できるという項目に足して、腐食電池により発生する物質の理論的予想と実験的確認を行うことが出でき、 またエネルギーがどの程度発生するか算出が可能であるから合格に値すると考える。
A.予習課題の、テキスト「現代の電気化学」について紹介します。 テキストの表5.4によると、アルミニウム1トンを製造するのに必要なエネルギーは、13400kWhであることがわかる。アルミニウムは、エネルギーの塊である。
A.LCCM住宅の模型を作った。エアコンによる使用電力を減らすため家の天井を低くし、できるだけ風が通るように窓を広くした。また、家族の団らんを行いやすいように、仕切りを少なくした。 模型の作り方としては、模造紙に書いた設計図を床に貼付け、そこに切ったカラーボードを壁として両面テープで貼付けた。この際、カッターとカッターを切るためのマットも使用した。
A.「使用電力量を分析してみよう」です。4月～6月の3ヶ月の使用電気量を調べました。4月は78kWh、5月は93kWh、6月は102kWhであった。4月は実家に帰っていた期間が多かったため使用電気量が少なくなったと考えられる。5月や6月は比較的家にいた時間が多かったことやテストがあったため、使用電気量が4月よりも多くなったと考えられる。
A.紫キャベツの電気泳動実験 使用するもの 食塩 紫キャベツ100g プラスチックカップ 十円玉 一円玉 手順 1 紫キャベツを熱湯にいれ、色素を抽出し、そこに寒天の素を入れてプラスチックカップに固めた。 2 寒天が固まったら一円玉と十円玉を載せて電池を作り、一時間ごとに寒天の色をスケッチした。 結果 設問2の図のようになった
A.[書誌情報] LCCM住宅の模型作り 居村風輝 8月3日 [要旨] LCCM住宅への工夫は難しいが重要である。 [根拠] LCCMへの工夫を凝らしながら住宅模型を作るとともにLCCM住宅への知識や意識を向上させた。
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A.予習報告書
A.最も手間暇を注いだ課外報告書は電気泳動を確認する実験です。実際に寒天などで装置を作り時間をかけて観察しました。
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A.最も手間暇を注いだ課外報告書はLCCM住宅模型を作ろうである。LCC住宅とは資源採集から建物を解体するまで二酸化炭素の排出量をマイナスにするというライフサイクルカーボンマイナスのことである。LCCMの条件を満たす模型を作るために，太陽発電パネルを設置させた。作るのに，時間がかかったため，これを選んだ。
A.最も手間暇注いだ課外報告書はLCCM住宅についてのものです。 ソーラーパネルや通気性の良い窓を取り入れた住宅模型を作成し、CO2削減を目指すLCCM住宅への理解が深まったと考えています。
A.書誌情報 LCCM住宅の住宅模型を作ろう 倉持光成 8/6 LCCM 制作 要旨 背景 LCCM住宅の住宅模型を作ろう 目的 住宅模型を作る。 方法 ダンボールを使用して住宅模型を作った。 結果 より良い住宅について考えるきっかけができた 結論 省エネのためにはソーラーパネルが必要 合格に値する根拠 地球にとって良い住宅を自分なりに考えて作ることで、将来住みたい家がイメージすることができた。
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A.ホタルの化学発光に手間暇かけた。 小野川温泉へ足を運び、実際にホタルを観察した。ホタルの光が緑であることからジアニオン型のルシフェリンがホタルには存在していることを意味していることが調査で判明した。
A.化学発光実験です。 実際に実験するとなると時間もかかって大変でした。でも結果が綺麗に出てくれたのでよかった
A.書誌情報 使用電力を分析してみよう 佐藤智哉 2023年8月6日提出 要旨 私は2022年の2月から4月までの使用電力について調査した．私が主に使っている家電はエアコン(暖房)0.72KW 電子レンジ1.3kW 冷蔵庫0.25kW ドライヤー1.2kWである． 上記の値が小さくても長時間利用する家電を節約の対象にしたほうが良いと考えた．このことを踏まえてネットで電気代節約術を調査すると，どれもエアコンや冷蔵庫など長時間稼働させるものを対象にした方法が多く記載されており，有効性が高いと判断した． 合格に値する根拠 自分の身近なところから学ぶ姿勢や，考察し，改善する態度を身に着けることができたと考えた．
A.もっとも手間暇を注いだ課外報告書は「使用電力量を分析してみよう」である。４か月かけて節約をしたからである。その詳細は以下である。 月当たりの使用電力量を４月から７月まで調べた。また、普段使う家電の消費電力を調べた。 ＜調査＞ ４月はいつも通り過ごした。 ５月は、月の中旬から、リビングと玄関、キッチンの照明を使わずに過ごした。 ６月と７月はずっとリビングと玄関、キッチンの照明を使わずに過ごした。 消費電力の調査 よく使う家電の消費電力を調べた。ワットモニター（サンワサプライ TAP-TST8N）を用いた。 ①スマホの充電 充電開始時と１時間後の消費電力を測った。 ②ドライヤー 使用電力を測った ③PC 充電時の消費電力をはかった ＜結果＞ 4月の電気使用量は152kWhであった。 5月の電気使用量は127kWhであった。 6月の電気使用量は85kWhであった。 7月の電気使用量は88kWhであった。 ①スマホの充電開始時の消費電力は9.5w、1時間後は5.0wであった。 ②ドライヤーの消費電力は60-65wであった。 ③PCの充電時の消費電力は。30-53wであった。 ＜考察＞ ４、５月と６，７月の消費電力の差から、私は普段はリビングと玄関、キッチンの照明で１か月で約60-70kwhの電気量を使っていると考えられる。 またスマホの充電は、初めは素早く充電され、充電が進んでくるとゆっくり充電されると考えられる。 ドライヤーは毎日10分ほど使用するので、1か月で、60w×1/6h×30日＝300wh=0.3kwh使っていると概算される。 PCとスマホの充電時の消費電力が約6-10倍であり、PCの方が圧倒的に消費電力が大きいと分かった。 今回使用したワットモニターは大型家電には用いることができないものだったので、冷蔵庫や電子レンジ、洗濯機は調べられなかった。私が普段使用している電化製品は、部屋の照明、洗濯機、冷蔵庫、PC,スマホの充電、ドライヤーが主である。ドライヤーは消費電力が大きいと考えていたが使用時間があまり長くないので、１か月での使用量も月の使用量の1%にもならなかった。また使用時間の長い冷蔵庫が消費電力が大きいと推察した。
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A.予習報告書1 材料として銅を選びました。 仮に銅を1トン製造するとした場合、必要になるエネルギーは284kWhである。 何かものづくりをする際には必ずエネルギーが必要になるが、今回の例では電気エネルギーであった。日本では電気を作るには石油を消費しなければならないため環境汚染や環境破壊の問題につながるため、出来るだけ少ないエネルギーでものづくりをすることを心がけることが大切である。 予習報告書2 エネルギー貯蔵のための方法として、リチウムイオン電池が挙げられる。 この電池は正極と不極の間をリチウムイオンが移動することで充電、放電を行う電池のことで、スマートフォンのバッテリーや車などに利用されている。 このリチウムイオン電池は電気エネルギーを内部に入れることで化学エネルギーに変換している。 予習報告書3 単3電池を測定したところ、毎回1.540vであった。これは5回測定した結果全てこの値になったため信頼できる値である。 乾電池に定められている電圧は1.5vである。しかし、この値はそれを超えていた。これは不良品などではなく、定められた電圧を下回っていないため良品であると言える。我々エンジニアはこのように、絶対に不良品を出さないために、定められた数値ギリギリではなく余裕を持たせて製品を作ることが求められている。
A.電力使用量を調べよう。小泉まい。2023/08/06 昨年の７月?今年の6月までの電力使用量を調べ、グラフを作成した。 最も多く電気使用量が発生した冬の原因の一つと考えられる、グリル鍋に焦点を当て、節約方法を調べて実践を行った。その結果節約を意識した月は電気使用量に減少の傾向が見られた。 自宅の電気使用量から、どの家電に使われているかを普段の生活では細かく意識して節電に取り組むことがなかったので、この授業を通して節電を意識して行えてよかったと感じた。
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A.もっとも手間を注いだ課外報告書は4,5,6,7月の使用電気量を調べ、どの家電をどのくらい使っているか、また節電の結果を調べた課外報告書です。 月当たりの使用電力量を調べたところ、4月:103kWh 5月:62kWh 6月:51kWh 7月:81kWhであった。主に使っている家電は、冷蔵庫、洗濯機、テレビ、炊飯器、エアコンである。冷蔵庫、洗濯機、テレビ、炊飯器、エアコンの消費電力はそれぞれ、40W,300W,100W,240W,605Wであった。 自分は年間を通じてテレビはおいてあるだけで、電気も流していないのでテレビの消費電力は0であると考える。冷蔵庫の年間消費電力量は、202kWh/年であった。 冷蔵庫は毎日使っているので、月当たり、17kWhである。 エアコンは4,7月しか使っておらず、大学に行く時と外出する時、寝るときはつけておらず7月は節電を心掛けていたので、一日あたり、約2時間つかっていると考えて、エアコンの7月の消費電力量は36.3kWhであった。4月は暖房を外出する時間と寝る時間以外は暖房を使っていたので、1日当たりの5時間つかっていると考えたとき、4月のエアコンの消費電力量は90.7kWhであると考える。 炊飯器は毎日自炊するため、毎日50分使っているので炊飯器の月当たりの消費電力量は6kWhである。 自分のアパートで使っている消費電力の多くはエアコンであることが分かった。その結果エアコンを使った4,7月の消費電力量は5,6月の消費電力量よりも大きかった。 7月は主にエアコンで冷房をつけすぎないことを意識して節電しました。その結果、節電を意識しないで暖房をつけすぎていた4月よりも消費電力量は少なくなった。 私は、節電の方法としてエアコンで冷房や暖房をつける方法を調べたところ、こまめに冷房をつけたり、消したりするよりは、つけっぱなしにしておくほうが節電できるというものであった。自分は一日冷房をつけるときは、外出して帰ってきてから寝るまでに冷房をつけっぱなしにしていたが4月は特に意識することなく暖房をつけて且つ、節電の意識をしつけるときは2時間ほどしかつけないようにしたところ、エアコンの消費電力量を抑えられたと考える。よってこの節電方法は有効性があると考える。
A.緒言 LCCM住宅とするために、屋根に太陽光パネルを、窓にグリーンカーテンをつけた。光が入ってくるように天窓と、風通しをよくするために大きな窓をつけた。 方法 ?材料:2mmスチレンボード 瞬間接着剤 カラーペン 紙に設計図をかき、スチレンボードを設計図どおりの大きさに切り、瞬間接着剤で貼り付けた。太陽光パネルはスチレンボードに描いたものを貼り付けた。グリーンカーテンは壁にペンで描いた。 考察 太陽光パネルが普及しない理由として、発電量が天候に左右されることがあげられる。日本の平均日照時間は1850時間であり、世界平均の2500時間よりも短い。更に、雪国となると冬は日照時間が短くなり、発電量が少なくなってしまい、元を取ることが難しい。よって、普及しないと考えられる。 共同研究者 21512261 榊佑嘉子 21512284 津嶋励野
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A.準備した教材について １燃料電池は化学反応を促進するための触媒に、プラチナなどの高価な金属が使われており、製造コストがとても高い。また、水素の貯蔵・運用コストも高い。水素ガスは軽くて体積が大きいので、輸送するためには圧縮または極低温冷却して液化しなければならず、膨大なエネルギーとコストが必要。 ２キャパシターは二次電池と異なり、電気化学反応を伴わないため一般に反応抵抗が小さく、その分、高出力特性を確率しやすい特徴を持つ。しかし本体的にはエネルギー密度は二次電池に比較して極端に小さいため、エネルギー密度の増大が今後の課題の一つであると同時に、キャパシターの特性を最大限に駆使した応用が鍵になる。近年の実用化例では、HEVトラックやFCV用のエネルギー貯蔵システムが挙げられる。
A.電気泳動 合計で2度紫キャベツの媒質を作ったのですが1度目は上手く電気泳動が起こらず失敗という形になってしまいやり直しをしました。
A.Q.67 使用電力量を分析してみよう 使用電力量削減のために日々節電を心がけた
A.・書誌情報 「電気製品の電子部品」、著者：小池哲太、提出日：2023年4月27日、キーワード：配線板 ・要旨 様々な電気製品の中に組み込まれている電子部品のプリント配線板についてとりあげた。配線板の製造においては、年間、電力が1500万kwh、化学物質は2000t使われている。さらに、これらの製造工程を加工方法で分類すると、機械加工、化学処理、検査の工程があり、この中でも特に現像やエッチングなどの化学処理の工程で、製品表面に化学的処理を施すために多種・多量の化学物質を使用するため、多量の廃液を排出する。その結果、特別管理産業廃棄物の廃アルカリが5700t、廃酸が3300t年間で排出され、産業廃棄物として廃アルカリが700t、廃プラスチック類が590t、汚泥が270t排出されている。このように、モノづくりには多くのエネルギーが使われ、多くの廃棄物を排出し、これらの環境への負荷が問題となっている。そのため、産業界ではモノづくりにかかるエネルギーや廃棄物を抑制しようと環境問題に対する取り組みが行われている。 ・合格に値する根拠 授業を受講する前の予習として、教科書を読み込み、電子部品の製造とそれに関わる問題や取り組みについて詳しく調べ、学習に取り組んだ。この活動を通して、資源の重要性に気づくことができた。
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A.イオンの可視化です。材料を集める所から可視化のための準備作業が色々あったからです。 結果的に紫キャベツがなく、ナスの皮を代用して実験を行ってみたけれど上手く可視化させることはできませんでした。今度は紫キャベツを使用して調べてみたいです。
A.消費電力量を調べる課外を紹介する。電力を消費していた家電は、冷蔵庫、除湿機などが挙げられた。節電方法としては、冷蔵庫のドアの開閉回数を少なくするなどの対策が考えられた。
A. LCCMの住宅模型の作成である。一から自分たちで設計し、どういう風にしたら環境への負担を減らせるか、また外観にもこだわりながら製作したため時間がかかった。特にこだわった点としてはエアコンの使用量を減らすためのグリーンカーテンの部分で、立体的に見えるように工夫した。
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A.「Q.168 【課外報告書】化学発光を体験しよう」に取り組んだ。化学発光が身近な現象であることが分かった。
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A.予習報告書 宍戸智哉 （2023/4/18） 現代の電気化学 テキストから材料、工業製品を選び製造するのに必要なエネルギーを見積もり、モノづくりに必要なエネルギーについて論じた。 銑鉄を選び、必要エネルギーを予測しエネルギーについて述べた。 最新工業化学 テキストからエネルギー貯蔵のための方法を選び紹介し、エネルギー貯蔵と化学の関係について論じた。化学的形式を選び、その中の畜電池を選んだ。 工業技術基礎 テキストを参考にテスターで乾電池の測定を行った。それをもとにエンジニアに期待される知識と実践的な技術について論じた。アルカリ単三電池を用いた。 今回の報告書に費やした時間と努力、その他より培った学問に対する深い理解は合格を得るに値する。 鋼 銑鉄1トン辺り80kWh必要なため、これよりも多めのエネルギーが必要だと予測される。 ものづくりに従来から用いられてきた化石燃料を用いてのエネルギーから、再生可能エネルギーへの代替えが計画されている。製造においてでた廃棄物を再利用や、エネルギー消費をなるべく減らすよう、大切にして行かなければならない。 エネルギーを貯蔵する形式は位置エネルギー、運動エネルギー、熱エネルギーなどがあり、化学的形式は石油、ガソリン、水素、アンモニアなどである。蓄電池がそのひとつに挙げられる。その中で鉛電池を紹介する。2自伝地であり、正極の酸化鉛と負極の鉛で酸素発生過電圧と水素発生過電圧が大きい。電池反応が電極活性物質と電解液間での溶解析出反応を伴うため硫酸鉛が酸化鉛に戻らない硫酸化という現象を起こし寿命が短いという欠点を持っている。 エネルギー貯蔵システムは、エネルギーを一時的に蓄え、その供給を平準化する役割を荷ってくれる。これらを燃料としてタービンを蒸気で回す(力学的エネルギーへ変換)ようにし、発電して電気エネルギーへ変換出来る。 アルカリ単三乾電池1.39V 標準的な電圧 1.5V 電圧は製品によっても個体差があると考えられるが、誤差は微小なものであった。 エンジニアは、その専門分野に関して最先端の知識と技術に精通することが何よりも肝心であり、そこから視野を広げて応用的な知識など周辺的分野にまで目を光らせなくてはならない。 それを得て実際に使うには高いレベルの努力と向上心が欠かせない。実際に計測される値と真値のずれなど知識と経験などから考慮し、技術的行使をするなどの応用能力がエンジニアには期待される。
A.LCCM住宅を作成した。LCCM（ライフ・サイクル・カーボン・マイナス）住宅とは、建設時、運用時、廃棄時において出来るだけ省ＣＯ２に取り組み、さらに太陽光発電などを利用した再生可能エネルギーの創出により、住宅建設時のＣＯ２排出量も含めライフサイクルを通じてのＣＯ２の収支をマイナスにする住宅のことである。 手順 まず、設計図を作成し、その図通りに部品を切り取り、それぞれの部品を接着した。 設計図の作成の段階で、省CO2を意識した設計を行った。 まず、窓を多く設置した。次に太陽光パネルを設置し、壁にグリーンカーテンを設置した。また、高床式にすることで、熱がこもりにくくなり、夏のエアコンの過剰使用に配慮した。 共同制作者 石川杏夏、津嶋励野 提出日 ８月６日
A. 最も手間暇を注いだ課外報告書は、LCCM住宅の住宅模型を作ろうです。LCCM住宅は、資材採集から建物を解体するまでのCO2排出量をマイナスにするというものであるため、省エネ、エネルギーを住宅で生み出すという点を考え玄関からの風の循環にこだわった。
A.LCCM住宅の模型作成 LCCM住宅ということで、二酸化炭素の排出量が少なくなるように屋根を付けるなどして模型を作成した。
A.消費電力を調査する課外活動であった。単純に一ヶ月分の電気の使用量を知るのに時間がかかるのと、電気代をある程度気にしながら生活していたから。 東北電力を契約している 月の消費電力は、 5月55kWh 6月48kWhであった。 5月は中間テストの勉強や怪我をしていたこともあり、家にいる時間が多かったことから消費電力が多くなってしまった。 6月はバイトと期末テストの勉強のために図書館によくいたため、家にいる時間が少なかったのでこの消費電力量となった。しかし、エアコンを割と使っていたので、使用頻度が少なければもう少し消費電力を抑えることができたと思う。 二ヶ月の消費電力から判断するに、消費電力に大きく影響を与えるのはエアコンであると考えた。この夏の期間はエアコンをどれくらい使用したかによって電気代が大きく変動すると思うで、節電を心がけていきたい。
A.BlenderでのLCCM住宅模型作成 いままでアクセサリー等の小物しか作ってこなかったが、3Dモデリングの経験を生かして初めて建造物を制作した。実家がLCCMに近い構造だったため、それをもとに木を植えたり素材を変えたりして工夫して表現した。
A.使用電力量を分析してみよう 節電方法などを調べで実践したことで、電気代を節約できた。またどの電化製品をどのくらい使用しているのかを知ることができた。
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A.LCCM住宅の住宅模型を作ろう
A.エネルギー貯蔵のための方法 電池特に鉛電池を挙げる。 鉛電池は電池構成材料のコストの低さから二次電池の主役を果たしてきた。
A.『ＬＣＣＭ住宅の住宅模型を作ろう』 ほかの課外報告書にはない、計画・設計の段階があったため、考えることが多かった。
A.［書誌情報］ LCCM住宅の住宅模型を作る 提出日：8月6日 林朱理 ［要旨］ 環境に優しい家として、日当たりを良くし、電気をできるだけ使わないようにし、CO2排出量の削減を目指す家を考えた。建築関係で働いている親戚に教えてもらいながら作成した。準備するものとして、カッター、定規、三角スケール、スコヤ、スチノリ、マスキングテープ、2mmのスチレンボード、シャーペン、カッティングボード、消しゴムを用意した。はじめに土台の絵を描いてから組み立てていった。窓がたくさん作ることで日光を部屋の中にたくさん入れることができるようになったと考えられた。 ［合格に値する根拠］ 環境にやさしい住宅を考え、模型を作ることができた。
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A. 題目は、電気量分析を行おう。著者は、平尾朱理。提出日は、8月4日。キーワードは電気量。 家電の中で最も電気を使用しているのが冷蔵庫であった。冷蔵庫を節電する有効な手段は、設定温度を見直すことである。 三ヶ月の電気量を調べる時間、家電の消費電力を調べる時間、計算する時間、報告書を書く時間で８時間を満たす。内容は以下に示すとおりである。エネルギーに関わる計算が出来るようになった。 ４月の使用電力量は、121kWhであった。４月は帰省していたため使用電力量が他の月に比べて少なかった。内約は以下のように推定される。 冷蔵庫(150W)を２４時間使い２５日使ったと推定すると、推定電力量は150×24×25=90000W=90kWhである。IH(1400W)を２日に一回使用し、30分使用したと考えると、1400×12×30/60=8.4kWhである。洗濯(210W)を４日に一回使用し、30分使用したと考えると、210×6×30/60=0.63kWhである。ドライヤー(1200W)を１日7分、25日使用したと考えると、1200×7/60×25=3.5kWhである。掃除機(1000W)を一ヶ月に二回、一回で60分使用したと仮定すると、2.0kWhである。電子レンジ(920W)を２日に一回使用し、１回で7分使用したと仮定すると、920×13×7/60=約1.4kWhである。スマホの充電(15W)を１日８時間、25日使用したと考えると、3.0kWhである。炊飯器(460W)を２日に一回使用し、一回あたり30分と仮定すると、約3.0kWhである。 これらの値を合計すると、112kWhと推定される。４月の使用電力量は約121kWhであるため、残りは照明やテレビ、ルーターなどの消費電力であると考えられる。 ５月の使用電力量は、142kWhであった。 冷蔵庫(150W)を２４時間使い31日使ったと推定すると、推定電力量は150×24×31=1160000W=111.6kWhである。IH(1400W)を２日に一回使用し、30分使用したと考えると、1400×15×30/60=10.5kWhである。洗濯(210W)を４日に一回使用し、30分使用したと考えると、210×8×30/60=0.84kWhである。ドライヤー(1200W)を１日7分、30日使用したと考えると、1200×7/60×30=4.2kWhである。掃除機(1000W)を一ヶ月に二回、一回で60分使用したと仮定すると、2.0kWhである。電子レンジ(920W)を２日に一回使用し、１回で7分使用したと仮定すると、920×15×7/60=約1.6kWhである。スマホの充電(15W)を１日８時間、30日使用したと考えると、3.6kWhである。炊飯器(460W)を２日に一回使用し、一回あたり30分と仮定すると、約3.5kWhである。 これらの値を合計すると、137.84kWhであると推定される。 ６月の使用電力量は152kWhであった。 冷蔵庫(150W)を２４時間使い31日使ったと推定すると、推定電力量は150×24×31=1160000W=111.6kWhである。IH(1400W)を２日に一回使用し、30分使用したと考えると、1400×15×30/60=10.5kWhである。洗濯(210W)を４日に一回使用し、30分使用したと考えると、210×8×30/60=0.84kWhである。ドライヤー(1200W)を１日7分、30日使用したと考えると、1200×7/60×30=4.2kWhである。掃除機(1000W)を一ヶ月に二回、一回で60分使用したと仮定すると、2.0kWhである。電子レンジ(920W)を２日に一回使用し、１回で7分使用したと仮定すると、920×15×7/60=約1.6kWhである。スマホの充電(15W)を１日８時間、30日使用したと考えると、3.6kWhである。炊飯器(460W)を２日に一回使用し、一回あたり30分と仮定すると、約3.5kWhである。 これらの値を合計すると、137.84kWhであると推定される。また、6月からエアコンを使用した日が合計で一週間あったため他の月に比べて高くなったと考えられる。 ３ヶ月分の使用電力量を推定して、冷蔵庫に一番電気を使っているということが分かる。よって、冷蔵庫の節電方法を調べる。１つ目は、壁から離して使用するという方法である。これは、冷蔵庫の放熱が壁に近いと十分に出来ず、冷蔵効率が大きく下がるためであるとされている。これは、熱をためることは機器にとっては致命傷となり得るので有効性があると考えられる。しかし、壁から離すことよりも直射日光の当たらない場所や家の中で最も涼しい場所に置く方が冷蔵効率は上がると考えられる。２つ目は、設定温度を適切にするです。これは最も有効性があると考えられる。例えば、山形県の冬は寒いため冬の間は冷蔵庫の設定温度を夏より上げたとしても、部屋の温度が十分に寒いため食べ物が腐ることは少ないと考えられる。冬は暖房を使い、使用電力量が多くなるため、冷蔵庫の設定温度を下げ、冷蔵庫の使用電力量を下げ節電するのが良いと考えられる
A.緒言 アルミホイルを用いて、電池を電源、電解質として塩を用いた方法で等電位線の測定を目的とした。 方法 1.5Vの10mAhの単一電池、アルミホイル：適量、塩：10g, テスター：１個、大きい皿:1個、ケーブル;4個、クリップ4個 大きな皿に飽和食塩水を作成し、その上にアルミホイルを敷いて浸した。クリップを電極として用いて、それぞれをケーブルでテスターと電池に繋いで回路を作成した。陽極側から、テスターを当てて、ずらしていき、値をアルミホイルにマークしていき等電位線を作成した。 結果 測定することができた電圧として、陽極側から順に0.23mV, 0.22mV, 0.21mV, 0.20mV, 0.19mVの等電位線を確認することができた。 実際に測定することができた等電位線間の幅と同等の幅で等電位線を作成した。
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A.書誌情報：電気分解による泳動と拡散を可視化しよう 川口倖明 キーワード（電気分解） 要旨：ナスの抽出液から寒天を作り、電気分解を行った。拡散している様子を観察することができた。 合格に値する根拠：近所のスーパーを４か所自転車で行ったが、紫キャベツを買うことはできなかった。しかし重要なのは紫キャベツに含まれるアントシアニンなので調査したところ、ナスの皮にも含まれていることが分かり、代用を試みた。結果は紫キャベツのように鮮やかに泳動を確認することはできなかったが、それでも分解されている様子は確認することができた。
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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。
