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. エネルギーの種類には化学、熱、運動・位置、電気、光がある。工業では燃費をいかに下げるか、というのがポイントになる。pV=nRTは理想気体の状態方程式である。この式のpV、nRTの量名はエネルギーで単位はJ（ジュール）である。pV線図を書いたとき、pは示強因子、Vは示量因子である。nRはエントロピーSであるため、ST線図も書ける。このときTが示強因子、Sが示量因子である。 グループワークでは、1kWhで作れるモノについて話し合った。アルミニウムの電解精錬の理論電解電力は3490kWh／tであることがわかる。これを用いると、1kWhではアルミニウムを約0.29kg製錬できる計算になる。アルミ缶（350mL缶）1つの製造には、アルミニウムが15～20g必要であるため、20個程度できる計算になった。 事後学習ではダイエットに必要なエネルギーと運動強度を計算した。3kgの減量を目標とする。内臓脂肪1kgは7000kcalに相当するとしているので、3kg減量するためには21000kcal消費する必要があり、これは24.4kWhに相当する。50kgの人間がバレエを1時間すると仮定すると、0.29kWh消費でき、24.4kWhの消費には84時間が必要である。
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A. ダイエットの目標として体脂肪2kgの減少を設定すると、必要なエネルギー消費量は約64,433,600ジュール（約17.9kWh）となる。これを運動強度であるメッツ（METs）に換算すると約15,400メッツに相当し、バスケットボールの運動強度6.0メッツを基準にすると、約2,567時間の運動が必要となる。 1日3時間のバスケットボールを行うと仮定すると、目標達成には約856日かかる。週に4回のペースで運動する場合、約214週、つまり約4年間継続する必要がある計算となる。これは、継続的な運動習慣がダイエットにおいていかに重要かを示している。 また、エネルギー消費の視点から見ると、1メッツは約0.001162kWhに相当し、運動による排熱量とエクササイズ量の関係が明確になる。さらに、同様のエネルギーで製造できる工業製品として、アルミニウムの電解製錬では1kWhで約0.29kgのアルミが製造可能であり、これは約20個のアルミ缶に相当する。エネルギーの使い方を比較することで、運動と工業の関係性も理解できる。
A.①私たちの身の回りには様々なエネルギーの種類が存在し、主に熱、運動、位置、電気、光、化学エネルギーが挙げられる。熱について、理想気体の状態方程式 PV = nRT では、両辺の単位はジュール [J] であり、エネルギーを表す。そして、流体の状態変化は、P-V線図やT-s線図により可視化される。ここで大事なのは、温度や圧力などの示強因子は量に依存せず、質量や体積などの示量因子は量に依存するということである。 他にも例えば電気では、電圧や電流の測定から、エネルギーの定量的理解を可能にすることができる。エネルギーの本質を理解することは、持続可能な社会の基盤を支える鍵になると考えられる。 今回のグループワークでは、1キロワットアワーで作れるモノについて調べた。 ②演題は1キロワットアワーで作れるモノついて調べることあり、グループ名はグループG、属した人は、菅井咲椰、秋山泰架、後藤陽、前川嶺緯、須藤春翔、鈴木晴琉 であり、役割はリーダー。 鉄鉱石から銑鉄にするために必要な1時間あたりの消費電力を調べ、1kWhだと銑鉄約20kgが精製されることが分かった。 ③私は、 エントロピーとは何かについて調べた。 調べると、エントロピーは熱現象の不可逆性を数量で表すために与えられているものであるとわかった。例としては、熱いコーヒーと冷たいミルクを混ぜると、やがて均一な温度になるが、逆には自然には戻らないということが挙げられるのではないかと考えた。これは、熱は自発的に温度の低いほうから高いほうに移動しないことを表しており、エントロピー増大の法則とも呼ばれるという事が分かった。
A.① 授業内で実際に電圧測定器を用いて、コンセントの電圧を測った。結果は、102.6Vとなり、公称値は100Vであることがわかった。また、街中は、6600V~20万Vの莫大な値の電圧が流れている。電圧を測る時、非常に危険なので、指さし呼称、やりきり厳守を徹底して、二次感電の発生を防ぐことを学んだ。また、PV線図のPV面積は、エネルギーJに値し、グラフからぱっと見でエネルギー量を求められることがわかった。示強因子、示量因子についても学び、PV線図において、Pは示強因子、Vは示量因子であった。エネルギーには大まかに6種類あり、化学エネルギー、熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、電気エネルギー、光エネルギーがあり、どれも大事なエネルギーである。 ②日々お世話になっているエアコンについて取り上げた。１キロワットアワーでどのくらいのエアコンが稼働するのか調べたところ、一般的なエアコン（冷房力2.2kW程度）を使用した時に1キロワットアワーで約30分?１時間程度稼働可能であることが分かった。これは、1キロワットアワーで十分に涼しく快適に過ごせると思った。電気代は約31円かかる。 ③授業内で電解製錬についての話題が出てきたので、電解製錬についてまとめた。電解製錬とは、金属を高純度にするための製錬方法の一つで、電気を使って不純物を取り除く技術のことである。使用されるものとして、陽極、陰極、電解液を用いる。銅を例にとると、まず、陽極の粗銅が溶けて銅イオンになる。そして、銅イオンが陰極に移動し、純銅として析出する。最後に、不純物は溶けずに陽極泥として沈殿することにより、電解製錬ができる。
A.①本講義ではエネルギーについて学び、仕事と熱量の関係式の話をした。またエネルギーには様々な種類がありそれぞれのエネルギーで示される示強因子や示量因子の話をした。熱については、気体の状態方程式であるPV=nRT という式が成り立ち両方（J）で表せる。現代の電気化学でカルノーサイクルの制約について示強因子と示量因子が示すグラフで囲まれている部分が仕事（J）を表すことを学んだ。 ②ワークショップでは1kwhで作れるものを話し合った。グループでは電気分解に視点をおきアルカリ水電解法で水を電気分解した場合について議論した。アルカリ水電解法は水を電気分解して水素を生成する技術で、再生可能エネルギーを利用した環境に優しい水素製造方法である。この電解図と化学式をたて、計算したところ1kwhで250Lの水素が作られることが分かった。 ③示量因子とは化学分析や計算においてある量かr目的の化学種を計算するために使う換算係数のことである。
A. 講義では、コンセントから供給される交流電流の実測を通じて、電圧が理論値と必ずしも一致しないことを確認した。これは、時間とともに変化する交流の特性によるものであり、理論と現実の違いを体験的に理解する機会となった。さらに、エネルギーの種類として化学・熱・光・力学的・電気エネルギーの5種が紹介され、現代における「燃費＝エネルギー効率」の重要性が強調された。 発表では、「銅1キロワットアワーで何枚の10円玉が作れるか」を調べた。資料によれば、銅1トンを精製するには284kWhの電力が必要であり、逆算すると1kWhで約3.521kgの銅が製造できる。10円玉1枚には4.05gの銅が含まれるため、1kWhの電力で約869枚の10円玉が作れる計算になる。これにより、電気エネルギーの定量的な価値を、日常的な貨幣という具体的な物に置き換えることで、より身近に理解できた。 復習として、エネルギーとグラフとの関係を改めて整理した。たとえば、理想気体の状態方程式 PV=nRT は、運動エネルギーと熱エネルギーの関係を示し、PV線図では面積が仕事量を示す。同様に、TS線図の面積は熱量を、VQ線図では電力量を表すことができる。これらは、抽象的なエネルギー量を視覚的に捉える有効な手段である。
A. ①気体の状態方程式について学んだ。PV=nRTに関して、左辺は運動エネルギーを表しており、右辺は熱エネルギーを示している。また、PVグラフでは囲まれた部分は仕事を示しており単位はJである。示強因子を温度、示量因子をエントロピーとした時のTSグラフで囲まれた部分は熱を表しており単位はJである。②1kWhでできるものを考えた。私たちの班では、アルミニウムを挙げ、アルミニウムを1トン製造するのに13400kWhかかるので、1kWhでアルミニウム75gできると考えることが出来た。アルミホイルの幅25 cm、長さ10m、厚さ0.015 mm、アルミニウムの密度2.7 g/cm?とすると市販で売られているアルミホイル1つは約100gであるためそれより少し少ない量を1kWhで製造出来るのと分かった。 ③ 金1kWhで製造される量について調べてみた。金1gあたり約200kWhの電力が必要とされるため、1kWhで製造できる金は約0.005g程度とされる。これはアルミニウムと違い非常に少ないことが分かった。
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A.①エネルギーとはなんだろう？具体的なエネルギーを挙げてみると電気、光、位置、熱、化学、運動エネルギーなど様々なエネルギーがあるね。工学ではエネルギーを「燃費をいかに下げるか？」が重要なんだ。状態方程式pV=nRTは運動エネルギーと熱エネルギーが等価であることを示している。pV線図では面積はエネルギー[J]を表し、QV線図での面積もエネルギーを表している。これを電気量と呼ぶ。電気代はkWhを指標にしているね。 ②「1キロワットアワーで作れるモノ」グループ名：チームしゅん 長尾、菅野、浄閑、那須 役割：調査 1キロワットアワーで作れるモノとして水素を選んだ。電解法で水を電気分解した場合250L/kWhの水素が作れる。アルカリ水電解装置はアルカリ溶液を陽極と陰極で電気分解することで陰極で水が水素に変換する。陽極では水酸化物イオンが酸素に変換される。 ③1キロワットアワーで水素を0.2Nm^3作ることができます。水素はガスから水素を作る「改質法」と水から作る「電解法」があります。「電解法」の中でもアルカリ水電解では、水素1Nm^3あたり、4.5~6.5kWhの電力を必要とします。ここで中央値の5.5kWhを基準とすると、1kWhあたり、0.2Nm^3の水素が精製できることが分かります。 ちなみに、トヨタの燃料電池車(FCEV)クラウンは走行距離約148km/kgです。0.2m^3は200Lで200(L)/22.4(L/mol)×2(g)=17gより、148×17=2516mなので、1キロワットアワーで約2.5キロメートル走れることが分かります。クラウンは水素タンク容量141Lで820㎞走り、同じくトヨタの電気自動車bZ4Xはバッテリー容量71.4kWhで461㎞走るので、航続距離も長く、環境にも良いとされています。しかし、必要な電気量は電気自動車よりも多く、発電は火力が主を占めているため、果たして本当に環境に良いのか、という疑問が生まれました
A.①第一回の授業ではエネルギーについて学びました。エネルギーの種類としては、電気エネルギー、風力、熱、光、位置、運動などがあります。また、実際に中示B教室の電圧を測定し、電圧は102.6Vであり公称値は100Vであることを学びました。気体の状態方程式であるPV＝nRTについて、単位は左辺と右辺の両方ともJ（ジュール）で表すことができ、S（エントロピー）が関係していること、右辺は熱エネルギーであり左辺は運動エネルギーを表していることを学びました。 ②ワークショップでは1キロワットアワーで作れるものをディスカッションしました。私たちのグループではエネルギーに視点を置き、その中でもエアコンのエネルギーについて調べました。一般的なエアコンで冷房2.2kW程度を使用したとき、約7kWhで約30-1時間程度の運転が可能であり十分涼しくなることがわかりました。 ③復習の内容としてはカルノーサイクルのグラフについてまとめました。最新工業化学の教科書によるとカルノーサイクルは熱容量が十分に大きくそれぞれ温度一定の２つの熱源があると作動物質が高温の熱源から等温的に熱を与え、このときの可逆等温変化と可逆断熱変化よりなる可逆サイクルを表していることを学びました。ここからカルノーサイクルを表すグラフから熱効率は作動流体の物性値に無関係に表現され高低熱源の温度のみに依存することを学びました。
A. 講義では、現在の電力使用量と再生可能エネルギーの現実的な限界について学んだ。たとえば、米沢キャンパスでは1,500kWもの電力を使用しているが、太陽光発電で賄えるのは、晴れた昼間でもせいぜい30kW程度である。これは全体のわずか2%にすぎず、太陽光だけで電力を賄うのは非常に困難であるという現実を知った。再生可能エネルギーは環境に優しいが、天候に大きく左右されるという課題がある。 水素の製造法の一つであるアルカリ水電解法は、再生可能エネルギーの出力変動を吸収する手段として有効である。この方法では、水酸化カリウムなどのアルカリ性電解液を用いて水を分解し、水素と酸素を発生させる。グループワークでは、1kWhの電力から約0.025Nm?の水素が得られ、その水素は約0.6kWhのエネルギーに相当する。仮に太陽光で30kWの電力が1時間得られた場合、生成できる水素は0.6Nm?で、これは18kWhのエネルギーを後で利用できることになる。電力変動の大きい太陽光発電にとって、このような形でのエネルギーの貯蔵は、極めて有効的な対策となると考えた。 今回の学習を通して、再生可能エネルギーの不安定さを補う手段として、水素の生成が極めて有効であることを理解した。特に、電気を直接蓄える蓄電池と異なり、水素は長期間にわたりエネルギーを保存でき、かつ移送も可能であるため、エネルギーの地産地消だけでなく広域利用にも貢献できる。水素は次世代のクリーンエネルギーとして注目されているが、そのポテンシャルを最大限に活かすには、効率的な製造技術の開発と社会インフラの整備が不可欠である。これからの社会では、再生可能エネルギーと水素の組み合わせが鍵になると感じた。
A.①エネルギーの課題として挙げられるのが「燃費をいかに下げるか」ということであり、理想気体の状態方程式は気体の振る舞いを理想化した状態方程式であり、理想気体とは分子間力がなく、分子の大きさを持たないとする仮想的な気体のことを指す。左辺は運動エネルギーを示し、右辺は熱エネルギーを指している。このことから物質量と気体定数をかけたものはエントロピーを示していることが分かる。グラフで表すと、左辺である運動エネルギーは圧力が示強因子であり、体積が示量因子であることが分かる。また右辺である熱エネルギーをグラフで表すと温度が示強因子であり、エントロピーが示量因子であることが分かる。 ②ディスカッションでは電気エネルギーを選択し、1kWhで作られるものについて議論した。家具について調べたところ冷蔵庫は氷の製氷などが可能であること、またアルミ缶の精製では150mlのアルミ缶を３本精製できることも分かった。 ③このことから普段生活していて、色々な家具で電気エネルギーを使用しているので、人間は電気エネルギーに依存していることが分かる。
A. 電圧を測った。102.6Vで公称値の100Vと差があった。エネルギーの種類は化学、熱、運動、位置、電気、光エネルギーなど。ｐV線図に触れた。ｐは示強因子、Ｖは示量因子。基本的に示強因子が縦軸、示量因子が横軸。エネルギーは示強因子と示量因子の積。 理想気体の状態方程式についてふれた。PV=nRTは両辺とも熱量[J]を表し、PVは仕事、nRTは熱を表す。工学的にはｋWhを使う。産業革命時の動力源は石炭を燃やし水蒸気を作ることで確保していた。自動車はかなり昔にあったが蒸気機関は燃費が悪く、サイズが大きすぎるため実用的ではなかった。いかに燃費をよくするかというのが工学において研究されてきた。 この授業での演題は１キロワットアワーで作れるモノだった。共同著者は西島光太郎、HUYNHVINH KHANG、松原周凛であった。私たちの班ではアルミニウムをテーマに定めて調べたアルミニウム1トン製造するのに13400ｋWhかかることから１ｋWhでは75ｇのアルミニウムができることが分かりこれはアルミ缶5本分、1円玉75枚分に当たる。 復習では以下の内容を行った。現在の体重から2kg減量することを目標とする。 1kgの脂肪は7000kcalであるから排熱量は 7000*2*4.184=58072J 50W/h=3.0エクササイズなので 1kWh=60エクササイズ 日1時間＊30日の計画とする。1.61*10^-2kWh消費すればよいので 1.61*10^-2/30=0.53W 0.53W=0.3メッツ
A.①理想気体の状態方程式について学んだ。 PV=ｎRTについて運動E＝熱Eはである。 また、理想気体の状態方程式のグラフについても学んだ。 理想気体は、 ・分子は大きさを持たない質点である ・分子間に引力が働かない という仮定があります。 実在気体では高圧になると分子間引力が働き、凝縮して液になります。 しかし理想気体では分子間引力が働かないため、高圧系ではずれが生じてきます。 理想気体の状態方程式の形で実在気体を表現するためには、圧縮係数zを使用して補正します。 ②１ｋｗｈで作れるものについては紙を取り上げて資料を作製した。 コピーサイズ Ａ４ 1000-2000枚 １原料処理 ２パルパー ３紙をシート化 ４乾燥 ５加工 ③気体の状態方程式について、YouTubeなどでもう一度動画を見直すことで復習をした。また、実験の授業で、理想機体と現実の気体の違いについて考察した際にも今回の知識が役にたった。
A. 理想気体の状態方程式はPV=nRTで表される。理想気体とは、分子間の相互作用を無視できる仮想的な気体である。分子自体の体積もゼロと仮定し、分子間の引力や斥力も存在しない。この単純化により、気体の振る舞いを表す状態方程式（PV=nRT）が成立する。現実の気体とは異なるが、熱力学の理解を深める上で重要なモデルとなる。 発表の演題は「1キロワットアワーで作れるモノ」、グループ名はえび、共著者は鈴木純奈、松本碧衣、須田琥珀、三好駿斗、私はタイムキーパーを担当した。1kWhでA4のコピー用紙を1000?2000枚作ることができる。工程は、原料処理、パルパー、紙をシート状にする、乾燥、加工である。古紙(再生紙)の場合、1500?3000枚作ることができる。 復習として、量と単位について述べる。電力(W)はエネルギーの流れを示し、動力(PS, kW)は仕事率、つまり仕事の速さを表す。マラソンのペース(分/km)は、時間と距離の関係を示し、自己管理に役立つ。様々な単位が、物理現象や活動を定量的に把握する手段となり、理解を深める上で不可欠である。単位の選択肢が多いほど、表現の幅は広がると思う。
A.1/講義の再話：工業の分野では、製品の品質や安全性を保つために、さまざまな量を正確に測定し、それに応じた単位で表すことが必要になる。たとえば、長さにはメートル（m）、質量にはキログラム（kg）、圧力にはパスカル（Pa）などが用いられる。これらの単位はSI（国際単位系）として世界共通で使われており、国や業界が違っても正確なやり取りができるようになっている。正確な単位の使用は、製造ミスや事故の防止にもつながるため、工業ではとても重要な役割を果たしている。 2/発表の要旨：「1キロワットアワーで作れるモノ」 アルミニウムは、私たちの生活の中でよく使われている金属の一つだ。軽くてさびにくく、リサイクルしやすいという特徴があるため、缶や車、飛行機、窓枠など、さまざまなものに使われている。しかし、アルミニウムは自然の中にそのままの形で存在しているわけではなく、主にボーキサイトという鉱石から製造される。その製造過程には多くのエネルギーが必要になる。 まず、ボーキサイトからアルミナ（酸化アルミニウム）を取り出し、それを高温で電気分解して純粋なアルミニウムを取り出す。この電気分解の工程には大量の電力が必要で、一般的にアルミニウムを1トン作るためには約13,400kWhの電力が消費される。これは、一般家庭が1年間に使う電力量に匹敵するほどの大きなエネルギーだ。 この数字から考えると、1kWhの電力で作れるアルミニウムの量は約75グラムになる。75グラムのアルミニウムというと、ちょうど350mlのアルミ缶約5～6本分に相当する。また、スマートフォン1台に使われているアルミニウムの量もおよそ15～20グラムほどなので、1kWhあればスマホ3台分以上のアルミが作れる計算になる。 こうして考えると、私たちが普段あまり意識しない電力が、どれほど重要な役割を果たしているかがよくわかる。アルミニウムのような便利な素材も、その裏には大量のエネルギーが使われていることを知ると、資源や電力をもっと大切に使おうという気持ちになる。 3/復習の内容：工業分野で実際に使われている単位や測定方法について調べた。その中で、単位の統一がなければ誤解が生じる可能性が高いという点に注目し、具体的な事故例なども参考にして内容をまとめた。また、工場の写真や製品ラベルなどからも単位表記の重要性を感じた。このように、テーマへの理解を深めながらまとめたので、この報告書は評価に値すると思う。
A.第一回の授業では、まず「気体の状態方程式」について学んだ。状態方程式は、気体の圧力（P）、体積（V）、温度（T）およびモル数（n）の関係を示すものである。授業では、この式の左辺と右辺にそれぞれどのような単位が含まれているかを丁寧に確認し、単位の整合性をもとに理解を深めた。このアプローチにより、数式をただ暗記するのではなく、物理的な意味を意識しながら把握することができた。 その後のグループワークでは、「1キロワットアワーで作れるモノ」というテーマのもと、それぞれの班で独自の着眼点から検討を行った。私たちの班は、身近な硬貨である10円玉を基準に考えた。10円玉には1枚あたり4.05gの銅が使用されており、銅を1トン精製するのに必要なエネルギーは284kWhであるというデータを基に、1キロワットアワーあたりに精製可能な銅量を計算した。その結果、1kWhで約869枚の10円玉に相当する銅が精製できるという結論に至った。エネルギー消費と日常生活との関わりを具体的に考える良い機会となった。
A. コンセントの電圧を測定した結果、102.6Vと公称値の100Vよりやや高い数値が得られた。これは交流（AC）電源の特性や地域ごとの供給条件により誤差が生じるためである。電気エネルギーは熱、光、運動、化学などさまざまなエネルギー形態に変換される。工学の視点では、これらのエネルギーを効率よく利用することが求められ、たとえば燃費（エネルギー効率）を向上させることが重要である。 エネルギーの理解には、理想気体の状態方程式「PV = nRT」が役立つ。ここでPは圧力、Vは体積、nは物質量、Rは気体定数、Tは温度を表し、ボイルの法則・シャルルの法則・アボガドロの法則から導かれる。この式においてPVは仕事量（J、運動エネルギー）を、nRTは熱量（W、熱エネルギー）を表す。S（エントロピー）はエネルギー変換の不可逆性を示す重要な指標である。 安全管理の観点からは、指さし呼称を徹底することでヒューマンエラーを防止できる。また、感電している人には直接触れず、電源を遮断することで二次感電を防ぐ必要がある。工業分野においては、これらの基本知識を正しく理解し、応用することが事故防止やエネルギー効率向上に直結する。グーループワークでは銅について調べた。 銅の電解精錬に必要な理論電気量は2980Ah/gとなった。これにより銅は298kmh/gでできるので、0.003355gできることがわかる。 理想気体の状態方程式についてさらに詳しく調べた。「理想気体」の条件はかなり理想的である。分子間力がゼロ、分子の体積もゼロという完全にありえない仮定。でも、低圧・高温では実在気体もかなり近似できる。例：1気圧・室温の窒素は理想気体として誤差数％程度である。
A. 「燃費」を以下に下げるかということが根本的な課題である。運動エネルギーはPV=nRTで表される。単位はジュールJ(=Pa・m3)。どれくらいの熱がどれくらいの運動になるのか、エネルギー収支の話になる。熱機関の基本理論を示すものにカルノーサイクルがある。このサイクルは、等温膨張、断熱膨張、等温圧縮、断熱圧縮の過程からなる。Ｔ-Ｓ線図やＰ-Ｖ線図を使って表現される。Ｐ-Ｖ線図を例に挙げると示量因子である体積Vを横軸に示強因子である圧力Pを縦軸にとって表され、その面積はエネルギーJを示す。 グループワークでは、「1キロワットアワーで作れるもの」について大濱さん、立花さん、栗田さん、百々さんと議論を行った。身近な工業製品である10円玉を例に挙げて考えた。10円玉に使われる材料は銅であり、教科書によれば銅1トンを製造するのに284キロワットアワーが必要である。計算により、1キロワットアワーでは3.521kg製造出来ることがわかり、これは10円玉にしておよそ869枚になる。グループ活動において計算の役割を担った。 復習としてグループワークで行った内容を他の身近な工業製品で考えてみた。身近な工業製品としてアルミ缶を挙げる。新しくアルミニウムを精錬する場合、1キロワットアワーでは0.075kg製造できることがわかり、これはアルミ缶にしておおよそ5本である。一方、リサイクルアルミニウムから生成する場合、1キロワットアワーでは1.43kg製造できることがわかり、これはアルミ缶おおよそ95本に相当する。ここから、リサイクルすることはエネルギーの無駄遣いを大幅に減少させることができるのだと思った。
A.今回の授業でボイル・シャルルの方程式pV=nRTについて学んだ。ｐ:圧力V:体積n:物質量R:気体定数T:温度です。気体定数は8.314J/ｋmol・Lです。また、コンセントを実際にテスターで計測すると102.6Vでした。 電線の主な材料は銅であり、銅を1t製造するのに約3000kWh消費する。言い換えると、 1kWhあたり250gの銅を作ることができる。銅は密度が高いので小さくまとまることがで きる。家庭用電線(直径1.6mm)だと約14m分になる。また、10円玉だと約55枚分作るこ とができる。銅の製造方法は鉱石から電解精錬をして純銅にする。ただし、鉱石から作ると、 エネルギーがかかってしまう。 ボイルシャルルの方程式について詳しく学びました。ボイル・シャルルの方程式（PV＝nRT）は、理想気体の状態を表す式で、圧力(P)、体積(V)、温度(T)、モル数(n)の関係を示します。気体の体積は圧力に反比例し、温度に比例するという性質を数式で表現しており、気体の膨張や圧縮、加熱・冷却による変化を予測するために使われます。
A.①エネルギーには、運動・熱・電気・光・化学反応など様々な形態があり、単位にはJ（ジュール）やkWh（キロワット時）が用いられる。エネルギーは「エネルギー＝電力量×時間」で表され、電力はkWで示される。エネルギーの変換には効率が伴い、「変換効率」が重要となる。気体の状態はPV=nRTの状態方程式で表され、圧力・体積・温度の関係が示される。単位系はSI（国際単位系）を用い、PaやJ/kg・Kなどがある。エネルギーの保存や移動は物質の量に依存し、密度・体積・温度などの変化によって変わる。化学エネルギーや燃焼反応も重要なエネルギー源である。 ②アルカリ水電解装置では、電気エネルギーを使って水を分解し、水素と酸素を生成する。陰極では水（H?O）が電子を受けて水素（H?）と水酸化物イオン（OH?）に分かれ、陽極ではOH?が酸素（O?）、水（H?O）と電子に変化する。1kWhあたり約250Lの水素が得られる効率的な方法であり、再生可能エネルギーを利用した水素製造技術として注目されている。 ③エネルギーには運動、熱、光、電気、化学反応など様々な形態がある。気体の状態方程式はPV=nRTで示され、単位系にはSI（Pa、J/kg・Kなど）を用いる。エネルギーの保存や移動は物質量や密度、温度に左右される。
A.①第一回目では、米沢工業高等学校の歴史と電力量について学習しました。米沢工業高等学校が山形大学工学部になってからは、高分子、材料、応用化学、化学工学、機械工学、精密機械、電気化学、電子工学の専修コースに分かれていました。また、大学の図書館は、大学の教育研究をっさえる施設であるため、無償で本が読める学生のうちにたくさん利用するべきだという話もしていただきました。また、電力量については、米沢キャンパスだけで1500kWもの電力を使っていることが分かりました。 ②グループ名はびっくりブーツです。グループメンバーは小野翔太、細井蓮、福田徳馬、小池快成です。発表では、1キロワットアワーで作れるものについて議論しました。自分たちのグループでは冷蔵庫とアルミ缶について議論しました。冷蔵庫は１キロワットで約1日作動させることができます。そのため、水を氷に変えることができます。また、アルミ缶の製造では、1リットル当たり14000~15000キロワットを要します。そのため、1キロワットアワーではアルミ缶350 mLを3つ分作ることができると換算できました。 ③復習では、1世帯当たりの消費電力について調べました。日本における1世帯当たりの消費電力量は、全世帯平均で約3500~4000 kWh であることが分かりました。消費電力が覆う家電には、エアコン、テレビ、冷蔵庫、照明などがありました。エアコンは年間1000 kWh、冷蔵庫は400~600 kWh、照明は300 kWh、テレビは200 kWh ほど年間で平均して使用されていることが分かりました。このようにして消費電力量を見ると、私たちの生活に欠かせないものは。莫大な電力を消費しなければ使えないものなのだと分かりました。
A.
A.①エネルギーの種類には電気、風力、化学、位置、熱、運動がある。コンセントので夏は100V、町中にあるコンセントは6000Vある。状態方程式はPV=nRTの式で表され、気体のふるまいを理想化したものである。気体の体積や圧力を計算左辺は運動エネルギー、右辺は熱エネルギーである。PVのグラフでは横軸が示量因子のV、縦軸は示性因子のPである。面積の大きさはエネルギーを表している。 ②１kWhで銅がどのくらいできるのかを考えた。銅の電解精錬の理論電気量は2980Ah/gであった。つまり、銅は298.0kWh/gできるので1kWhで0.003355gできるという計算になった。 ③55kgの人がダイエットをして、目標値を50kgとする。 調べたところ体脂肪を1kg燃やすには7200kcalの消費が必要とあった。つまり5kgの脂肪を落とすのに38500kcal必要である。1kcalで4148Jであるから、38500×4148=159698000J=159698kJとなる。
A. 第1回の講義では、身の回りにどのようなエネルギーが存在するか、また、それはどのような式・図で表されるのかについて学んだ。エネルギーの種類には、化学エネルギー、熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、電気エネルギー、光エネルギーなどがある。例えば理想気体の状態方程式PV=nRTは、左辺が運動エネルギーを、右辺が熱エネルギーを指し、これらがイコール関係であることが示されている。また、仕事量はPV線図で、熱量はTS線図で表すことができると学んだ。 グループディスカッションでは、「演題：11キロワットアワーでつくれるもの（グループ名：おなご、共著者名：大濱風花、栗田涼香、永山るりか、百々柚花、役割：書記）」について議論を進めた。私たちのグループは、身近な工業製品として１０円玉を選んだ。10円玉の原料は銅である。「現代の電気化学」の表5.4によれば、銅を1トン製造するのに必要なエネルギーは284kW・h/tとあるから、1キロワットアワーでは約3.512㎏の銅を製造できることになる。また、10円玉1枚に含まれる銅の質量は4.05ｇであるから、1キロワットアワーのエネルギーでは、3.512÷4.05＝869枚の10円玉を製造することができると導かれた。 復習内容としてPV線図について、さらに詳しく説明する。この図は、圧力（P）と体積（V）の関係を表すグラフであり、オットーサイクルの各工程を視覚的に表現したものである。大きく4つの状態変化を表し、吸気工程、圧縮工程、燃焼行程、排気工程を視覚的に捉えることができる。また、この線で囲まれた部分の体積は熱量を表し、これを最大限に増加させるために各工程の見直し・改善が常に求められているということが明らかになった。
A.①第一回は量と単位についての講義だった。エネルギーや単位について詳しく話があり、授業内で実際にコンセントの電圧を測ると102.6Vであり、交流の公式の値100Vに近い値が得られた。また、エネルギーの種類には化学、熱、運動、位置、電気、光などがあり、これらはそれぞれ変換可能であり、変換時の効率や燃費が重要である。理想気体の状態方程式ｐV＝ｎRTは左辺が仕事、右辺が熱量を表しており、両辺ともに単位はJである。 ②授業最後の演習では1kWhで作ることができるものについて議論した。班名は前の方、班員は大濱風花、立花小春、百々柚花、永山るりか、栗田涼香の5人であり、役割は発言者であった。私たちに班は1kW/hで作れる10円玉の量を計算で求めた。１０円玉一枚には銅が4.05g含まれており、銅の製錬にかかる電力量は284kWh/tであった。より、1kWhで製錬できる銅は1000/284＝3.521㎏であり、さらにこれを10円玉一枚に含まれる銅の質量で割ると3512/4.5＝780.44 より1kWhで作ることのできる10円玉は780枚であった。 ③この授業の復習として、1kWhで生成できる一円玉の量を求めた。1円玉はアルミニウムが原料となっており、アルミニウムは氷晶石から電解する。アルミニウム1mol(27g)を得るには電子3mol必要であり、1kWhの電力量では7.4511mol分の電子の電気量が得られる。よって1kWhの電力量でアルミニウムは2.487mol生成でき、これは67.15gに相当する。一円玉はアルミニウム100％でできており、1gであるため1kWhの電力量で一円玉は67枚生成できる。
A.電圧測定器を用いて中示B教室にあるコンセントの電圧を測定した結果、102.6Vと言う結果が得られた。公称値の100Vよりやや高かった。この測定の際には、手が濡れていないことを確認した上で指差し呼称を行いながら進められた。理想気体の状態方程式、PV=nRTは仕事と熱の関係を表す式であり、単位はどちらもジュールである。エネルギーは示強因子と示量因子の積で表される。 発表では物質を選び、1kwhでどれほど作れるかを調べた。エネ1、私たちの班は身近な工業製品として電線を選びました。電線には銅が使われています。 一般社団法人日本銅センターでは鉱石を恒温で熱し不純物を取り除き純度99％の粗銅を作ると記載されています。銅1トンを製造するのに約3000kWh必要です。このことから1kWhあたり250g銅が製造できるとわかります。このことから家庭用電線(直径1.6mm)は約14mつくれるとわかりました。ほかにも10円玉は55枚分、はがきサイズの銅板は1?2枚程度作れるとわかりました。 復習として理想気体の状態方程式とエンタルピーとの関係について調べた。エンタルピーは内部エネルギーUと、圧力P体積Vの積の足し合わせによって表される。理想気体の状態方程式によりこのPVをnRTに置き換えることが可能になるため理想気体においては、エンタルピーHは圧力Pの依存性がなく、温度Tのみの関数となり、便利に扱うことが出来る。
A.１．理想気体における状態方程式の左辺等辺について考えてみると、左辺は運動エネルギーとしてみることができ、右辺は、熱エネルギーとしてみることができる。また、状態方程式とは、熱力学において、状態量の間の関係式のことをいう。巨視的な系の熱力学的性質を反映しており、系によって式の形は変化する。状態方程式の具体的な形は実験的に決定されるか、統計力学に基づいて計算され、熱力学からは与えられない。 ２．私たちのグループでは、グループ名をびっくりブーツとし、１kwで何ができるかについて調査し、ディスカッションした。私たちのグループでは、冷蔵庫について調べ、1kwあれば一日の冷蔵庫の稼働する分の電気量があるため、これを踏まえると、中身の冷蔵や、氷の製氷ができると考えた。 ３．アルミニウム精錬における電力の大量消費について調査した。アルミを原料から作る場合は、まずボーキサイトという鉱石からアルミナや酸化アルミニウムと呼ばれる原料を取り出して電気分解を行う。 とくにこの電気分解にたくさんの電力が必要である。 なぜならアルミは酸素との結び付きがとても強く、無理やり剥がさなければならないからである。
A.①エネルギーの種類について。化学エネルギー、熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、電気エネルギー、光エネルギーの種類がある。どのエネルギーもいかに燃費を下げるかを目標に使用されている。 ②私たちはあってよかった工業製品として車について取り上げた。動力車(18世紀?１９世紀前半)の歴史について、最初は技術的挑戦に取り組み、その後、大量生産と社会インフラに貢献することを目標とした。現在は環境やAIモビリティへの活動を強化している。以上歴史を踏んで動力車は位までも進化し続けている。 ③復習としてPV線図とST線図について学んだ。線図の縦軸は示強因子、横軸は示量因子を表すことが分かった。PV線図とはエンジンのシリンダー内でのピストンが動く際の圧力と体積変化をグラフであらわしたものである。ST線図とは温度(T)とエントロピー(S)を軸にとり、熱サイクルの状態変化を表すことである。ST線図では、準性的過程における線図下の面積が熱量に相当し、PV線図では線図下の面積が仕事に相当する。
A.この講義ではエネルギーの単位や測定について学んだ。マルチメーターを用いることでコンセントに流れる電圧の測定が可能となっており、公称値は100vであるコンセントであったが実測値は102.6vとなっており、多少のズレはあるがある程度同じことが分かる。マルチメーターを使用する際は呼称と指さしをしながら行うことを習慣化し、やりきり厳守と言った点に気をつける。さらにもし感電し手が離れなくなってしまった場合には二次感電を防ぐために直接感電した人に触らないよう気をつける。また電気を運搬するための電線は6600V?200000Vと幅広くなっており、工学部では6600Vほどを扱う。 私たちの発表では1kWhで作れる製品について調査を行い水から水素250Lを作ることができ、また電解生成を用いるの銅0.035tが作ることが出来るということが明らかとなったためまとめて発表とした。 復習としてエネルギーの種類がたくさんありそれぞれの特徴が気になったため調査を行った。エネルギーには運動エネルギー、位置エネルギー、熱エネルギー、光エネルギー、音エネルギー、電気エネルギー、核エネルギー、化学エネルギーといった種類があり、これらのエネルギーは相互変換が可能となっていて必要に応じて形を変えて利用されていることがわかった。
A.
A. コンセントは交流で、実際にテスターで電圧を測ると102.6Vであった。公称値はAC100Vであった。エネルギーの歴史的な順番としては化学、熱、風力、位置、運動、電気エネルギー、光の順番で発展してきた。また、現代社会において燃費をいかに下げるかというのが重要になってくる。ここで、重要な式として気体の状態方程式があり、PV＝nRTで表される。Pは圧力[V]、Vは体積[L]、nは物質量[mol]、Rは気体定数(8.31×103Pa・L/(K・mol))、Tは温度[K]である。 電線の主な材料は銅であり、銅を1t製造するのに約3000kWh消費する。言い換えると、1kWhあたり250gの銅を作ることができる。銅は密度が高いので小さくまとまることができる。家庭用電線(直径1.6mm)だと約14m分になる。また、10円玉だと約55枚分作ることができる。銅の製造方法は鉱石から電解精錬をして純銅にする。ただし、鉱石から作ると、エネルギーがかかってしまう。 コンセントは交流ということだったので、身の回りで直流のものについて調べた。例としてモバイルバッテリーが挙げられる。内部にはリチウムイオン電池が使われており、一定方向に電子が流れる直流電流でスマートフォンなどの機器を充電する。USB端子を通じて安定した電圧（通常5V）を供給するため、電子機器の安全な動作に適している。交流を直流に変換するACアダプターと対になる存在であり、外出先での電源供給に不可欠な直流機器である。
A.①まず理想気体の状態方程式を見ていった。理想気体の状態方程式はPV=nRTで表されている。PV=ｎRTの左辺は運動エネルギー[J]、右辺は熱エネルギー[J]を表している。また、カルノーサイクルの図より比容積と圧力の関係を確認することができる。このカルノーサイクルの面積はPVであるため、仕事Jとなっているとわかった。また、縦軸温度、横軸エントロピーで表されるグラフの面積より気体の状態方程式右辺が表されている。 ②「1キロワットアワーで作れるモノ」グループ名りかちゃむ 榎本理沙、嶋貫莉花、羽生胡桃、遠藤由里香、白坂茉莉香 資料作成 私たちの班は身近な工業製品として電線を選びました。電線には銅が使われています。 一般社団法人日本銅センターでは鉱石を恒温で熱し不純物を取り除き純度99％の粗銅を作ると記載されています。銅1トンを製造するのに約3000kWh必要です。このことから1kWhあたり250g銅が製造できるとわかります。このことから家庭用電線(直径1.6mm)は約14mつくれるとわかりました。ほかにも10円玉は55枚分、はがきサイズの銅板は1?2枚程度作れるとわかりました。 ③銅を作るときにも必要でそのエネルギーも無限ではありません。私たちが節電すると考えたときに冷房を使いすぎない、電気を消すなどは思いつきますが、自分が目に見えていないだけでエネルギーは知らずに使われているのだと感じました。エネルギー消費量を削減するには目に見えているものだけではなく、大量生産をしている工場などの電力も削減する必要があると考えました。
A. エネルギーの歴史について講義を行った。特に産業革命について、18世紀中頃から19世紀にかけてイギリスを中心に始まり、ヨーロッパやアメリカなどに広がった、工業・経済・社会の大変革のことであったり、手工業的な生産から、機械による大量生産へと変わったことなどを学んだ。 発表では、1キロワットアワーで作れるものについて冷蔵庫とアルミ缶を挙げた。冷蔵庫は1日稼働することができ、アルミ缶は350ml缶を3本作ることができる。 復習として、石油産業を考えた。石油産業は19世紀後半の第二次産業革命を支えた中心的な産業でる。その歴史として、初期（19世紀中頃）1859年：アメリカ・ペンシルベニア州のエドウィン・ドレークによる世界初の近代的油井の掘削成功。自動車と石油（20世紀初頭）：フォード社のT型自動車（1908年）の普及により、ガソリン需要が爆発的に増加。石油が主要なエネルギー源に転換。第一次世界大戦・第二次世界大戦で石油は戦略資源に。日本の真珠湾攻撃の背景にもアメリカの対日石油禁輸が関係。中東の台頭（20世紀中頃～）サウジアラビア、イラン、イラクなどで巨大油田が開発。1960年：OPEC（石油輸出国機構）設立による原油価格の調整を通じて国際市場に影響。石油危機（1973・1979年）：第四次中東戦争などに伴い、OPEC諸国が石油輸出を制限、原油価格が数倍になるなどの歴史があった。
A.①エネルギーには、力学エネルギーというものが存在し、理想気体の状態方程式によって表すことができる。左辺の圧力と体積の積によって表される単位は仕事の単位である”ジュール”で表現され、それぞれ示強因子と示量因子である。そして、右辺の物質量、気体定数、絶対温度の積で表される単位は、左辺と同様に熱量の単位であるジュールで表される。また、このとき物質量と気体定数で表される物理量は、エントロピーを示している。このときは、絶対温度が示強因子に相当し、エントロピーは示量因子に相当する。その他、化学エネルギーや運動エネルギー、電気エネルギー、原子力エネルギーなどがあることを再確認した。 ②グループワークでは、1kWhで作れるものについて考えた。具体的には、アルミニウムを例として、アルミニウム1トンを製造するのに、必要な電力が13400 kWhであったため、ｇに換算して、必要な電力量で割り算をした結果、1kWhでは、74.6ｇが製造できると計算した。 ③理想気体における状態方程式において、物質量は質量を分子量で表すことができることを確認した。このとき、物質量及び、質量は示量因子に該当すると判断でき、分子量は物質固有の性質と見なすことができるため、どちらにも該当しないと判断した。
A. 講義では、ボイル・シャルルの法則を通じて気体の振る舞いを学び、気体の状態方程式 pV=nRT の意味を考察した。特に、左辺の「圧力×体積」は気体分子の運動エネルギー、右辺の「温度×定数×モル数」は熱エネルギーとして等しく、どちらもジュール（J）というエネルギーの単位で表される点が印象的だった。示量因子（モル数など）と示強因子（温度や圧力）という分類も新鮮で、これらが状態変化の記述に有効であることを理解した。また、実際にコンセントの電圧測定値（102.5V）が公称値（100V）と異なることを確認し、理想と現実の差について考察した。 私たちのグループでは、1kWhのエネルギーで作ることができるものとして、冷蔵庫の1日分の運転、アルミ缶の製造、さらにはアルミの精錬を例に挙げて調査を行った。冷蔵庫は省エネタイプであれば1日あたりおよそ1kWh程度の電力しか消費しないことから、家庭内の省エネ化が現実的であることが分かった。一方で、アルミ缶1本の製造にはおよそ0.1kWhが必要であり、1kWhあれば10本分に相当する。また、アルミニウムの精錬は非常にエネルギーを要するプロセスであり、約13kWh/kgのエネルギーが必要であることから、1kWhでは約77gしか精錬できないという事実も明らかとなった。このように同じ1kWhでも、用途によってできることのスケールが大きく異なることを示した。 私は自宅の家電製品の年間消費電力量をカタログから調べ、1kWhが日常生活にどのように影響しているかを再確認した。特にエアコンや洗濯機など、使用頻度の高い機器のエネルギー効率を比較し、省エネ製品の導入による削減効果を見積もった。さらに、アルミ缶リサイクルの視点から、精錬よりも再利用の方がはるかにエネルギー効率が高いことに注目し、資源循環の重要性をあらためて認識した。
A.電圧を測るときは指差し呼称、やり切り厳守を徹底する。他人は手を出してはいけない。操作している人と考えていることが異なり、何が起こるかわからないため危険だから。感電したときは電源(ブレーカー)を落としてから救出する。感電した人に触ると二次感電を起こす。 街中の電線は6600V、高圧送電は20万Vである。エネルギーには電気エネルギーのほかに熱、化学、運動、光エネルギーがある。工学部では燃費をいかにして下げるかを考える。pV=nRTは気体の状態方程式である。pV(仕事)とnRT(熱)の単位は[J]でエネルギーの関係を表す。右辺は熱エネルギーで、左辺は運動エネルギーを表す。つまり、気体の状態方程式は熱エネルギーと運動エネルギーの関係を表す式である。pV線図(カルノーサイクル)はエネルギーについてのことである。気体の状態方程式は反比例である。pは示性因子でVは示量因子、nRTはSで表され、エントロピー(J/K)のことを指す。電気エネルギーの場合、示量因子は電気量、示性因子は電圧である。電力量はkWhでよく用いられる。物質量と電気量の比例定数はファラデー定数で9.6485C/mol(27Ah/mol)である。 私のグループ1kWhの電力量で水から水素の電気分解と銅の電解精錬ができることに着目した。調べると、1kWhで水から水素は250Lできることがわかった。また、銅は1t作るのに284kWh必要なので1kWhあたりを計算すると0.0035tできることがわかった。 自分が1kgの体重を落とすことを目標として計算する。白石電機工業株式会社のサイトによると体脂肪1kg燃焼させるのに必要なエネルギーは9000?9300kcalで実際は水分も含まれていることも考慮すると、7200?7440kcalである。今回は7200と7440の大体中間にあたる7300kcalで計算すると、30543.2kJが必要になる。30543.2kJを3600で割ると8.484222kWhになる。5.5メッツは100Wであり、11分で1エクササイズである。1hでは545Wで29.975エクササイズである。8.484222kWhは8484.222Whであるため、466.411エクササイズである。1日に1時間の運動をすると考えると、5.5メッツの強度で運動すると、545Whで0.545kWh消費することになる。
A.①今回の授業では初めにコンセントの電圧が100ボルトであることを確認した。また燃費をいかに下げるかについて討論し、産業革命や蒸気汽関の歴史についても触れた。また、理想期待の状態方程式についてそれぞれの値を定義した。この式は期待の状態(圧力、体積、温度、量)は1本の式で関係していると言うことを示している。状態方程式では、左辺は運動エネルギー、右辺は熱エネルギーの式であるため、エネルギーの関係を表している式である。気体の持っている運動エネルギーと熱エネルギーの関係を表した式である。 ② 私たちの班は身近な工業製品として電線を選びました。電線には銅が使われています。 一般社団法人日本銅センターでは鉱石を恒温で熱し不純物を取り除き純度99％の粗銅を作ると記載されています。銅1トンを製造するのに約3000kWh必要です。このことから1kWhあたり250g銅が製造できるとわかります。このことから家庭用電線(直径1.6mm)は約14mつくれるとわかりました。ほかにも10円玉は55枚分、はがきサイズの銅板は1?2枚程度作れるとわかりました。 ③ 今回の授業では、まず家庭用コンセントの電圧が100ボルトであることを確認し、燃費向上の工夫や産業革命・蒸気機関の歴史について学んだ。また、理想気体の状態方程式を扱い、圧力・体積・温度・物質量が1つの式で関係することや、気体の運動エネルギーと熱エネルギーのつながりについて理解を深めた。
A.
A. 電流・電圧の測定作業時は指差・呼称・やり切り厳守を徹底し、安全を確保することが大切である。エネルギーには電気・熱・運動・化学・光などがある。気体の状態方程式はPV=nRT（単位はJ）で表され、左辺において、示量因子はP、示強因子は、V右辺において示量因子はnR、示強因子はKである。また、nRはエントロピーのSとあらわすこともできる。気体の状態方程式において左辺は運動エネルギー、右辺は熱エネルギーを表し、等量である。 1キロワットアワーで作れるモノの発表では水素を選んだ。グループ名はチームしゅんであり、グループメンバーは私を含め小笠原大地、菅野隼太郎、浄閑祐輝、那須桂馬であった。また、私の役割は執筆であった。アルカリ水電解法で水を電気分解した場合、1キロワットアワーで250Lの水素が作れることがわかった。 平常演習のダイエットに必要な排熱量（エネルギー）と運動強度（パワー）を計算しようでは1kgのダイエットを目標値とする人は9000kJの排熱量が必要であることが求められた。また、1kgのダイエットに必要なメッツは、2.5×60=150メッツであり、参考にした活動は、1時間あたり3.0メッツより、必要な時間は 150÷3.0=50hである。期間を1ヶ月（30日）とすると、一日あたりに必要な活動時間は 50÷30=1.666 =1.7hである。また、この時間に必要な運動強度は 50×50=2500Wである。さらに、換算したメッツの単位は150メッツと求められた。
A.【講義の再話】 コンセントの電圧を計測し、公称値と比較した。公称値AC110Vに対して、実際の電圧は102.6Vであり、少し異なっていた。実際に量って確かめるのか大事であるのが分かった。電圧を測る等の計測を行う際は指差し呼称をおこない、やりきり厳守で行うことが大事である。また、エネルギーには電気、運動、熱、化学、光エネルギーなど様々な種類がある。また、工学の世界では燃費を以下に下げるかが大切であり、研究されてきた。PV＝ｎRTについて。PV線図の中の面積はエネルギーを表していて、単位はjであった。また、エネルギーは示量因子と示強因子の掛け算であり、この場合圧力は示強因子であり、体積は示量因子であった。 【発表の 要旨】 演題は1キロワットアワーで作れるもの、グループ名は10円玉で、グループに属した人は高橋香桃花、三船歩美、原野美優、大阪琉音、鈴木結唯、増子香奈である。自分が発表の創作に果たした役割は調査であった。 1キロワットアワーで銅の電解精錬を行うと、どれだけの銅が得られるかについて調べた。話し合いの結果、0.003355gが得られると結論付けられた。 【復習の内容】 線図について復習した。 ｐｖ線図は縦軸ｖ：体積と横軸ｐ：圧力で構成されている。このほかにも、st線図などがあり、視覚的に分かりやすく表されていることが分かった。
A.エネルギー化学を学ぶ上でなにが目的なのかについてを知るのが今回の目的。そもそも自分たちが所属している工学部の工学というのはなんなのか。それは知識の応用や構想をしたり、技術を生かしたりして実社会での問題開発や解決に生かしていくものだと考える。エネルギー化学はエネルギーを使って物質を作ることについて学ぶ。エネルギーが熱、動力、電気、光などあるがその種類と、なにがどんな材料からどうやって作られるかについて着目していく。 エネルギーについて学んだことから発展して、身近な工業製品を選びどんな材料が使われているか、使われている材料は１キロワットアワーあたりのエネルギーでどれほどつくられているかについてを討論した。話題に上がっていたのがアルミニウムだったのでアルミ缶を工業製品として取り上げた。現代の電気化学よりアルミニウム１トンあたり3490kW・hのエネルギーがかかることから計算して１キロワットアワーのエネルギーで286.5gのアルミニウムを精錬することを導いた。 講義中には回路計を使ってコンセントの電圧を調べることを行なった。このとき、コンセントに機械を繋げる前に機会に触れて針が振れることを確認し断線していないかを確かめた。危険がある場合は指差し呼称を行ない、作業が一段落するまでは他者は手を出さないやり切り厳守が重要であると学んだ。また100Vから200Vの電圧のコンセントに誤って触れて感電してしまったとき感電している人はコンセントは離れられないが、その人に触れたら二次被害が起きる恐れがあるためブレーカーを落としてから人をコンセントから離すということも学んだ。
A.①コンセントは交流で102.6Vであり、公称値は100VAC。実験を行うときは呼称、指差しを行うこと。やりきり厳守（作業が終わるまで手を出さない） 100?200Vでは指が離れなくなる。二次感電を防ぐためその人に触れないこと。 1000Vは吹っ飛ばされる。 街中の電柱は6600V（工学部も）であり、発電所からは20万Vで流れてきてる計算になる。 エネルギーは 電気、熱、化学、運動、光、風力などがあり、 工学部では熱量をいかに下げるか？が課題（効率化）とされている。 PV＝ｎRT（理想気体の状態方程式） 気体の体積Vは圧力Pに反比例し、温度Tに比例するというボイル・シャルルの法則に気体のモル数を含めて等式に表したものだった。 ではPVとはなにか？単位はJであり、 PVは運動エネルギー、ｎRTは熱エネルギーを表したエネルギー収支の式 である。最新工業化学p61より PV線図、カルノーサイクルについて確認した。 ｎR＝エントロピーS（J/K） はTS線図で表される。 電圧×電気量＝電気エネルギーJ 理学部は電力J 工業ではkwh（キロワットアワー） 専門によって単位が異なる。 物質量と電気量の比例定数は96485C/molであり、ファラデー定数とよばれる。 工業p125より銅の電解精錬について確認した。 ②平常演習は「1キロワットアワーで作れるモノ」を行った。グループでは身近なものを紹介しあい、十円玉が1kWhでどのくらいできるのか計算した。 電解精錬の理論電気量は2980Ah/g 銅は1ｇ298.0kwhでできるので0.003355…ｇできる。 銅の電解精錬と電解採取の違いが理解できていなかったのでこの値は正しくないと考えられる。 ③ PV＝nRT 完全気体の状態方程式 PV線図（横V縦P）中は仕事（J）を表す。最新工業化学p61 TS線図（横S縦T）中は熱量（J）を表す。エントロピーSの単位はJ/K
A.①pv=nrt について学びました。pv:運動エネルギー nrt:熱エネルギーを表しています。また、示強因子×示量因子の積でエネルギー(Ｊ)を表せることを知りました。 ②ワークショップではikwhでつくれるものについて調べました。私たちの班では「紙」について調べました。 ③コンセントを電圧計で測定したことが印象強いです。
A.①はじめに気体の状態方程式について触れ、この式は異なる種類のエネルギーの右辺と左辺の大きさが等しいことを表していることを学んだ。エネルギーには様々な形があり、絶えず変化している。それぞれのエネルギーを表す式も生み出されていて、そこでは複雑に単位が絡み合っていることもわかった。 ②そして、ディスカッションではそのうちの電気エネルギーを選択し、1kWhで作れるものについて議論した。私たちの班では車などの工業製品の原料となっている鉄について調べ、鉄鉱石を1t銑鉄に変化させる際に必要な電力量は10から80kWhだとわかった。仮に50kWhであったとすると、1kWhでは銑鉄が20kg生成できると結論づけられる。この発表において、私は発表者としての役割をしていた。 ③銑鉄というのは炭素分を多く含んだ鉄であり、生成に必要なエネルギーは比較的少ない。ただ、ここからさらに純度の高い鋼鉄にしようと思うと、さらにエネルギーを必要とするであろうことも予想できる。
A. ①テーマはエネルギーについてである。エネルギーの種類には化学エネルギー、熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、電気エネルギー、光エネルギーなどがある。その中で熱エネルギーについて考えた。状態方程式の両辺の単位はJ(ジュール)である。縦軸に圧力を横軸に体積をとったものをpV図といい、面積は仕事を表している。また、縦軸に温度を横軸にエントロピーをとったものをST線図という。 ②1キロワットアワーで作れるものの発表では、水素と銅を選んだ。グループ名はenergyで、グループのメンバーは私を含めて宮入丈、藤森隼也、山口竜輝、久保明裕であり、私の役割は調査であった。1キロワットアワーで水から水素を250L、電解精錬により銅は0.0035t作れることが調べられた。 ③【平常演習】「ダイエットに必要な排熱量(エネルギー)と運動強度(パワー)を計算しよう」で取り組んだ内容を次に示す。私の現在の体重は60kgであり、目標値は55kgに設定する。5kg減らすには約36000kcalの消費が必要であるので、計算すると41.7kWhの排熱量が必要だと求められる。毎日1時間の運動を3か月間しようと考えており、体重の目標値を達成するに必要な排熱量は41.7×10^3Whである。1か月を30日と仮定すると3か月では90時間運動することになるから1時間当たり41.7×10^3/90=463Wの運動強度が必要となる。ワットの単位をメッツの単位に換算すると0.060(メッツ)と求めることができる。
A.今回は電圧計の測り方を学びました。今まで使用する機会がなかったため、良い勉強になりました。手が濡れていない状態で、金属部分に触れないように測ると学びました。直列ではなく交流で測れるおとがわかりました。中示Bの電圧は102.6Vでした。また、町中の電線は6600Vであることを知れました。家の電圧はもっと低いため測ってみようと思いました。また、実戦で測る時実況をしながらでしたが指差呼称が大事だということを学びました。相手にいかに正確に伝えるかが大事だということを学びました。安全に行うためにはやりきりが大事であり自分で学んだことを他の人に伝える力が重要だと学びました。これは、社会人に出てからのプレゼンなどで印象に残る発表をするうえでとても大事なことだと思いました。 グループワークでは、１０円玉を例に1kwhでできるものを考えました。銅の理論電気量から、1kwhで銅は何gできるの計算しました。
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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。
