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.①?③を以下に示す。 ①【講義の再話】 光エネルギーｈｖ（エイチニュー）で表される。 示強因子は周波数μ（Hz：1/s）である。示量因子はｈでプランク定数といい単位は（J・s）である。 周波数（Hz）が高い方は光エネルギーが大きく、光の波長は短い。 ネルンストの式について調べた。変形すると電気エネルギーと熱エネルギーの平衡を表した式であることが分かった。（ΔEF＝RT）→eE＝kBT 気体定数Rをアボガドロ定数NAで割るとボルツマン定数ｋBが得られる。ファラデー定数Fをアボガドロ定数NAで割ると電気素量eが得られる。2つともマクロの表現（molあたり）を粒子数で割ることでミクロの表現にしている。 金属結合における自由電子というのは電子がどこにあるかわからない状態を表しており、これを非局在化という。この電子の非局在化により電気が流れる。炭素と草部手見ると炭素の電子はすべてが非局在化するわけでなく、平面上で非局在化するため、金属結合より電気の流れやすさが劣る。 抵抗器1つ当たり何Ωかを測定した。結果は1.794Ωであり、抵抗計への当て方が弱いと測定値が安定しないことが分かった。 オペアンプはイマジナリショート（電圧が等しい）によって電圧はかけた時地点と出てくる地点で等しくなることが分かった。 ②【発表の要旨】 演題 抵抗器の電気抵抗を実測しよう グループ名 10円玉 役割 責任著者 共著者 鈴木結惟、原野未優、高橋香桃花、三船歩美、大坂琉音 授業中測った抵抗値は1.794であった。これは実測値から得られた結果であり、教科書に示されていた値とは異なっていた。これは抵抗器が工業製品であるためばらつきがあることと、個人誤差によるものであると考えられる。教科書に示されていた値と実際に測った値では後者の方が信頼性があると感じた。なぜなら教科書に示された値は自分で読み取る必要があり、その際に間違えてしまう可能性があるからである。また測定する際には押し付け方が弱いと測定値が不安定になることが分かった。 ③【復習の内容】 トピック名 人間電池を直列つなぎにしよう 人間が2種類の電池に触れると電流が流れることが分かった。その強さは触れている金属によって異なる。調べてみると人間電池1個の起電力は0.4?0.6Ｖくらいであることが分かった。
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A. 実測データの精度を高めるための基本的な技術について話し合われました。特に、測定端子を対象物にしっかりと当てることが重要であると確認されました。これは、接触不良による数値の不安定化を防ぎ、安定した測定結果を得るための基本的な手法です。 抵抗計などの測定器を使用する際には、プローブの正確な接触が求められます。この技術を習得することで、測定結果の信頼性が向上し、実験や作業における判断材料として有効なデータを得ることができます。また、測定値が定まらない場合でも、0.5～0.7Vの範囲であると示すことで、一定の信頼性を保つことが可能です。 ワークショップでは、これらの測定技術の重要性を共有し、実践的な知識の習得を目指しました。正確な測定は、技術者としての基本であり、日常の作業や実験において欠かせないスキルです。今後も継続的な練習と確認を通じて、測定技術の向上を図ることが求められます。
A.①光エネルギーhνはミクロの世界で振る舞い、hはプランク定数、νは振動数を示す。赤外線や紫外線は周波数の違いで性質が変化し、特に紫外線は日焼けを引き起こす。力学的エネルギーと熱エネルギーは平衡状態にあり、電気化学反応はネルンストの式でまとめられる。電気は目に見えないため計測器が必須で、電子は原子核間に分布して共有結合や金属結合を形成する。特に金属結合では電子の非局在化が起こり、炭素皮膜では導電異方性が観察される。電気計測には零位法が利用される。実測値については注意深く取り扱う必要がある。 今回のグループワークでは、抵抗器の電気抵抗を実測しようである。 ②演題は抵抗器の電気抵抗を実測しようでグループ名は名無し、属した人は、小笠原大地、山根寿々、佐藤光介、山川騎生、須藤春翔であり、役割は調査係。 グループワークでは、電気測定では実測値が最優先されること。測る時は、端子を対象にしっかり当てて数値を安定させるのがポイントであること。カラーコードなどの理論値とズレがあっても、実際に測った値が正しいと判断されるべきであることが挙げられた。 ③私はネルンストの式について詳しく調べた。 まず、ネルンストの式は、化学反応が起こるときの電極の電位が、イオンの濃度や温度によって変わることを示す式である。標準状態では決まった電位があるが、実際の環境ではイオンの濃度が変わるため、電位も変化する。ネルンストの式を使うことで、現在の条件での電極電位を計算できる。例としては、濃度が高いと電位が大きくなったり、逆に低いと小さくなったりすること等が挙げられた。これらの事を踏まえると、電池の電圧や反応の進みやすさを知るうえでとても重要な式であると分かった。
A.① まず、温度とエントロピーの関係のグラフについて学んだ。このグラフはTSグラフと呼ばれ、縦軸T、横軸Sのグラフとなり、これは熱エネルギーに関連していることがわかった。次に、光エネルギーについて学んだ。光エネルギーはhν[J]であり、それぞれ示強因子、示量因子について考えると、hのプランク定数が示量因子、νのヘルツが示強因子であることがわかった。また、周波数が高い方がエネルギーが高いということを学び、青と赤では青の方が高いことがわかった。青は紫外線UVで、目には見えないものであるということもわかった。赤外線IRは赤よりは低いものの、とても温かく、冬の暖房などに使用されていて、紫外線と違い、日焼けはしない。これは、周波数が低いからである。最後の方に、乾電池の電圧を測り、測定結果は1.5555Vであることがわかった。 ②グループワークでは、抵抗器の電気測定を実測しようというテーマで議論した。クラスの代表者が実際に登壇し、前に出て電気測定をした。その結果値がぶれたりしていて読み取るのに時間がかかっていた。このことからグループでは、測定結果の数値を読み取る際に、値がぶれていてもそこから精査していくことが大切という結論に至った。 ③4回目以前の授業で示量因子、示強因子について学んできて、今回は光について学んだので、光についても因子関係を考えた。光の示量因子は、プランク定数であり、示強因子はヘルツであることが分かった。光の色によって周波数やエネルギーが違い、周波数の違いで虹がきれいに見えたりする原理がとても面白いなと思った。
A.①本講義では、光について学んだ。光の示強因子はνである。示量因子はhとも言い振動数でもある。周波数は、赤＜青＜紫外線と強くなっていき紫外線は目に見えない。UV（ウルトラバイオレットと言われる。）マクロを物質量、ミクロは粒子と言われている。hνはミクロである。またネルンストの式を学んだ。これは電気エネルギーと熱エネルギーの平衡の式である。RTというマクロの式をミクロに変えるとKbTで表され、FEというマクロの式をミクロに表すとeEに表すことも学んだ。回路についても学んだ。金属では電子非局材化、導電性がある。抵抗器の抵抗し測定の種類についても学んだ。色によって抵抗の強さがわかれてる。 ②実測データについて調べた。実測データとは他の誤差が大きく、安定しない場合範囲で表現することで値を表す。正しい実測データを得るには計測技術の向上や、測定器の使い方の知識を得ることでできるとわかった。 ③非局在化とは電子が特定の原子や結合に固定されず、分子全体や構造の一部に広がって存在している状態をさす。
A. 講義では、光エネルギーがプランク定数hと周波数νの積hνで表されることを学び、hは示量因子、νは示強因子であることを確認した。周波数は光の性質と密接に関わり、赤外線に比べて紫外線の方が高エネルギーであり、日焼けを引き起こすことも理解できた。また、マクロとミクロの物理量の変換についても触れ、理想気体のRTをkBT、電気エネルギーのFEをeEと書き換えることで、量子レベルの視点からエネルギーを理解できた。 発表では、抵抗器の電気抵抗を実測した結果について考察した。カラーコードから読み取った抵抗値は500Ωと予想したが、実測値は1.794Ωで大きく異なっていた。このズレの原因はカラーコードの読み間違いにあり、実測によって誤解が明らかとなった。また、測定時にはプローブをしっかりと押し当てないと数値が安定しないという操作上の難しさがあった。最終的には、「値がぶれても、その背景を考えて修正していく姿勢が大切だ」との意見が挙がった。 復習では、理論と実験のずれには必ず意味があり、それを見過ごさずに深掘りすることが科学の本質だと再認識した。計算式も測定値も、すべては現象を理解するための手がかりであり、予想とのズレや矛盾が生まれた時に原因を追究することが大切であると感じた。
A.①光エネルギーはE = hνで表すことができる。hはプランク定数であり、νは光の振動数である。また、ν=c/λであるため光エネルギーが分かれば、波長を求められ光の色を予想する事も可能であることが分かる。RTはミクロで表すとボルツマン定数kBを用いてkBTと表すことができる。また、FEはミクロで表すと電気素量eを用いてeEと表すことができる。また、自由電子は海のなかを動き回っているような状況で非局在化している。 ②実測のデータは必ずあり、規格の値があるため、それに当てはまっていれば結果の値としてデータである。 ③ネルンストの式に関して復習した。ネルンストの式は、化学電池や電極反応における電位と濃度の関係を示す式で、平衡状態以外でも電極電位を求めることができる。温度T、標準電極電位E?、反応に関与するイオンの濃度から、実際の電位Eが求められる。以下に式を示す。電極の実際の電位 E を、標準電極電位 E?、気体定数 R、絶対温度 T、反応に関与した電子数 n、ファラデー定数 Fとして E = E? ー (RT / nF) ×ln (還元体の活量/酸化体の活量) と表すことができ、簡略した形として以下の形も利用できる。 E = E? ー (0.059 / n) ×log(還元体の活量/酸化体の活量)
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A.①光に注目してみよう。光のエネルギーはE=hνで表されていたけど、このhとνは何だったかな。hはプランク定数、νは振動数を表している。赤外線（IR）から紫外線（UV）はその光の波長（振動数）によって色が変化するんだ。次に電気について、金属結合中で電気は非局在化しているから、どこにいるか分からないんだ。炭素の場合、縦には流れるけど横には流れない異方性を持つことが分かっている。 ②「抵抗器の電気抵抗を実測しよう」グループ名：抵抗器 山根、佐藤、須藤、山川 役割：調査 テスターを誰も所持していなかったため、実測データの取り扱い方を議論した。測るときは、数値を安定させ正しく計測できるように端子を対象物に強く当てる必要がある。また、カラーコードと実測値が異なった場合は実測値を優先するのが良いと考えた。 ③ 電位差計の原理に出てくる電位差計を選んだ。 電圧(B)を5Vとする。ニクロム線の抵抗率を108(μΩ・cm)とし、直径1mm、長さ1mとすると、①に流れる電流は1.32×10^7(A)である。よって電力は6.6×10^7(W)と求められる
A.①第四回目の授業では光エネルギーのｈはプランク定数で単位はＪ・ｓであり示量因子であること、ν（ニュー）の単位はs^(-1)で示強因子であることを学びました。また、目に見えない強い光の種類として紫外線UVと赤外線IRや熱はＲＴ→K_BＴの式で表すことができ、Ｋは気体定数、K_Bはボルツマン定数であること、熱エネルギーと電気エネルギーの平衡の式であるネルースの式があること、電子がどこにいるかわからないときのことを非局在化ということなどについて学びました。 ②グループワークでは抵抗器の電気抵抗の実測について値がぶれていてもそこから精査していくことが大切であるという結論になりました。 ③授業の発展としては紫外線と赤外線について調べました。紫外線は可視光より波長が短く、エネルギーが高いため、日焼けや細胞損傷の原因となります。一方、赤外線は波長が長く、主に熱として感じられるという特徴があります。紫外線は殺菌や硬化処理に、赤外線は温度計測やリモコン、加熱装置に応用されています。それぞれ性質が異なり、いずれも私たちの生活や産業に幅広く利用されており、光の波長による性質の違いが機能に直結していることが分かりました。
A. 講義では、送電線の素材としてアルミニウムが利用されることを学んだが、その理由は単に軽量だからというだけではなかった。アルミニウムのような金属内で「電子が非局在化」していることによって高い導電性が発現するという、物質のミクロな構造にまで踏み込んで理解することができた。エネルギーというマクロな現象が、プランク定数を含む物理法則や電子の状態といったミクロな世界の原理に支配されていることを学んだ。 私たちのグループでは、エネルギー効率を論じる上で不可欠な「計測」の重要性について考察を深めることで復習を行った。例えば、送電効率を評価するには、正確な「計測技術」と測定器の正しい知識が必須である。実験データにばらつきが生じた際に、それを誤差として処理するだけでなく、範囲で表現し、その背景にある原因を探ることの重要性を学んだ。理論を学ぶだけでなく、それを検証するための実践的な計測技術への理解が伴って初めて、科学的な探究が成り立つということを実感できた。 最後に、今回の講義では、次世代送電網を支える材料科学の役割というテーマについて学ぶことができた。特に、素材が持つ「導電異方性」、すなわち電気の流れやすさが方向によって異なる性質に着目した。この性質を応用すれば、特定の方向に効率よく電気を流す、全く新しい送電ケーブルの開発に繋がる可能性がある。これは、高電圧直流送電（HVDC）のような大規模技術の効率を、材料という基礎的なレベルからさらに向上させるものであった。
A.①光エネルギーに着目して講義を進めていったｈはプランク定数であり、?はヘルツである。周波数は赤よりも青が高く、周波数が高いと日焼けをするリスクが高くなる。またネルンストの式についても講義を市、ネルンストの式とは熱エネルギーと電気エネルギーの平衡の式であることが分かった。電子がどこにいるかわからないことを非局在化といい、炭素は一次元で非局在化している。またアボガドロ定数6.02×10^23についてもやり、気体定数にアボガドロ定数をかけるとボルツマン係数になり、ファラデー定数にアボガドロ定数をかけると電子素量になることが分かった。また４色表示の固定抵抗器の抵抗をはかった。これには様々な色や種類があり、とても興味深かった。 ②実測データについて改めて再確認をした。実測データは１個１個の誤差、個体差があるので実際に測定することが大事であると学んだ。また技能を身につけることがとても大切であることを学んだ。 ③実験や研究においても技能を身につけることは大切であると考えた。
A. マクロ力学RT,FEをミクロ力学へ変えるとkT,eE ｋ：ボルツマン定数、気体定数Ｒをアボガドロ定数ＮＡでわるとボルツマン定数ｋになる。ファラデー定数ＦをＮＡでわると素電荷eになる。定量的に図ることが必要。回路で接触不良が起きているか見た目ではわからないから回路計でチェックする。量子化学だと電子の位置が計算でわかるので共有結合、金属結合、イオン結合すべてわかる。金属結合の自由電子は自由に電子が動くではなく、電子がどこにいるか特定できない状態。非局在化という。炭素での電子の非局在化は平面で起こる。縦方向に電気が流れて横方向には流れないことを異方性という。 この授業での演題は抵抗器の電気抵抗を実測しようだった。共同著者は山根、小川原、山川、須藤であった。抵抗を測る際の注意点をいくつか挙げた。測るときのポイントは端子を対象物に強く当てることで数値の安定性と正確な計測を行うことが出きる。また、カラーコードと実測値が異なる場合実測値を優先するべきである。 復習では以下の内容を行った。電池のZn|Zn2+||Cu2+|Cuダニエル電池についての図を書いた。両極間の電圧を測定すると、1.10Vの電位差があり、電位が高いCu 極側から電位の低いZn極側に向かって電流が流れる。すなわちZn極が酸化の起こるアノード、Cu極が還元の起こるカソードとなる
A.１講義の再話 光エネルギー hν エイチニュー ｈ プランク定数 ｊ・ｓ ν /ｓ 示強因子 S?? Hz ヘルツ 電気回路を理解するためには、電気用図記号や配線用図記号を知っている必要がある。 電池は―|?―、電流計は?、電圧計は? 1円硬貨と10円硬貨を使って、11円電池を作り、デジタルテスターを使って、その電圧を測ってみる。それぞれの硬貨に針を当てて直流電圧を測定すると起電力が生じているのが確認できる 抵抗器の読み方も学習した。 ２発表 メンバー 今山華百 須田琥珀 松本碧衣 鈴木純奈 名前 りんご 値がぶれていても 範囲は、読み取ることができる ３感想 後期の実験で実際に電流計電圧計を使う機会があったので良い復習になりました。この授業で事前に学習していたおかげでスムーズに図ることができました。
A. マクロからミクロな世界へ、RTからkBT、FEからeEと変換した。また、半導体や金属過剰型の不定比化合物半導体というものがある。電子とホール、イオンでキャリアが構成され、半導体中の電子の流れはキャリアの流れとして捉えられる。また、電気分解では膜の耐久性が要求されるため、固体電解質のフッ素化ポリマーが用いられる。 演題は「抵抗器の電気抵抗を実測しよう」、グループ名はりんご、共著者は鈴木純奈、松本碧衣、須田琥珀、秋山泰架、菅井咲椰、私は記録を担当した。抵抗器の値がブレていても、範囲は読み取ることができるとわかった。例えば、「0.5?0.7の間だった」などと言うことができる。 復習として、電池と豆電球のつなぎ方について述べる。電池と豆電球をつなぐには、電池のプラス極とマイナス極を豆電球の端子に導線で正しく接続する必要がある。電流が流れることで豆電球が点灯する。エネルギー実験などで実際に豆電球を光らせたことがあるが、実際に光ったときは、電気の流れを目で確認できておもしろく、電気の仕組みを理解するよいきっかけになった。
A.1/講義の再話：当日の授業では示強因子と示量因子について学んだ。示強因子は、単位空間における強さや性質を表す量で、場所ごとに変化する。代表的なものには、温度、圧力、濃度、電場の強さなどがある。一方、示量因子は、物体や系全体に含まれる量を示し、体積、質量、エネルギー、電荷などが含まれる。示量因子は示強因子に空間的な広がり（体積など）をかけることで得られることが多い。例えば、密度（示強因子）に体積をかければ質量（示量因子）になる。このように、両者は密接に関連しながらも、異なる役割を持つ。工業や自然科学の分野では、これらを正しく区別して使うことが、現象の理解や設計において非常に重要になる。 2/発表の要旨：「電気用図記号や配線用図記号を描いてみよう」 実測値は実際の測定や観察によって得られた値であり、現実の条件や誤差、損失などを含んでいる。一方、理論での計算値は理想的な条件に基づいて数式やモデルで求めた値である。理論値は実験の予測や設計に役立つが、実際の状況とは異なることが多い。実測値と理論値の差を比較することで、装置の効率や誤差の要因を検討できる。したがって、両者を組み合わせて考察することが科学技術の発展に不可欠である。 3/復習の内容：ネルンスト式（ネルンストの方程式）は、電極電位（ある条件下での電池や電極の電位）を濃度や温度の関係から計算するための式である。標準電極電位 ? ? E ? に加えて、反応物と生成物の濃度（あるいは活量）を対数で補正する形となっている。例えば、酸化還元反応において、電極電位 E は次のように表される： ?=??－????ln? ここで、 R は気体定数、 T は絶対温度、 n は電子数、 F はファラデー定数、 Q は反応商（濃度比）を表す。この式により、反応物や生成物の濃度が変化することで電位も変化することが理解できる。ネルンスト式は電池の動作理解だけでなく、pH計やセンサーの動作原理、さらには電気化学的な平衡状態の議論などにも幅広く応用されている。特に産業界では、腐食防止やメッキ、燃料電池の開発にも関連する重要な概念である。
A.第4回の授業「電池と豆電球の繋ぎ方と電流・電圧の測り方」では、まず光エネルギーについて学んだ。光エネルギーは、プランク定数 h（J?s）と振動数 ν（s??）を掛け合わせて求めることができることを学び、 h は示量因子、ν は示強因子に対応することが分かった。これは前回までのエネルギーの表現方法と共通しており、力や熱などと同様に因子の積でエネルギーが定式化されることが確認できた。また、ファラデー定数やネルンストの式を用いた電気化学の基本式についても学んだ。加えて、電気の流れは視覚的に捉えづらいため、正確な測定が必要であるということや、共有結合・イオン結合・金属結合といった化学結合の種類についても学習した。グループワークでは、実測値の扱い方について考えた。抵抗器の個体差による電気抵抗値のばらつきに注目し、実測の重要性と計測技能の習得の必要性について話し合い、実験を支える基礎的な技能の価値を再認識した。
A.光エネルギーは、電磁波の一種であり、粒子としての性質も持つ。光のエネルギーは E = hν（hはプランク定数、νは周波数）で表される。ここでhの単位はJ?s、νの単位は1/s（Hz）であり、結果的にEはジュール（J）となる。光の示強因子はHz（周波数）で、周波数が高いほどエネルギーは大きく、紫外線など高エネルギーの光は化学反応を引き起こすこともある。 18世紀以前はマクロ力学派が主流であったが、近代以降は電子や原子を扱うミクロ力学派の視点が重要になった。ボルツマン定数や気体定数、ファラデー定数などもミクロな理解に基づくものである。 電気は目に見えないため、計測によって存在を確認する必要がある。同じように見える回路でも、接触不良により電流が流れないことがある。各ポイントで電圧や電流を測定して確認することが重要だ。抵抗器はカラーコードによって値が示されているが、誤読があるため実測が基本である。特に断線がないことを確認してから電流測定を行う。 また、乾電池の起電力は約1.55Vであり、異なる金属（例：一円玉と十円玉）を使った場合でも0.5～0.7V程度の電位差が生じる。このような知識を活用し、安全かつ正確にエネルギーや電気を取り扱うことが工学的に重要である。 今回のグループワークではばらつきには個人誤差と製品誤差があることを学んだ。測り方や測定器によるばらつきから生まれるものが個人誤差、作る時にばらつきが発生したものは製品誤差になる。 ネルンストの式について調査した。ネルンストの式は「電極電位と濃度の関係」を表す基本式25℃では E = E^\circ - 0.0591/n \log Q で簡単に計算できる。pH測定や電池電圧の計算に直結する重要な式である。
A. 光エネルギーはE=hν[s-1]で表される。hはプランク定数(J・s)。周波数が高いということはエネルギーが高いということであり、私たちは日焼けをする。赤色と青色を比較したとき、青色の方が周波数が高い。マクロの世界とミクロの世界があり、物質量(mol)はマクロであり、粒子(1)はミクロである。例として、RTはkBTと書き換えられ、FEはeEと書き換えられる。電気エネルギーと熱エネルギーの平衡を表したものとしてネルツの式(ΔEF=RT)がある。炭素は一次元の非局在化であり、金属より電気を通さないことから抵抗に使われる。 グループワークでは、「実測」について栗田さん、竹中さん、植村さん、山口さん、福田さんと議論を行った。実測について「値がぶれてもそこから精査していくことが大切」という結論を出した。具体的には、値が不安定になっても”不安定である”と結論を出すのではなく、”0.5~0.7Vである”と結論をだすことが大切であると学んだ。 復習として、光エネルギーとその周波数について発展させた。青色光や紫外線などの高周波の光は、分子の化学結合を切断できるほどのエネルギーを持つことにより皮膚において、DNAや細胞内の分子に損傷を与えることがあることが分かった。この影響に対して皮膚は防御としてメラニン色素を増やしており、それが日焼けという現象として現れているのである。光エネルギーの性質に対する理解は健康維持や製品開発において重要な知見であると感じた。
A.今回の授業では抵抗値カラーコードから抵抗値を計算しました。実際にはかったところ抵抗値が異なっていたということが分かりました。また、ネルンストの式についても学びました。また、物質固有の値を物性値と呼び、それぞれのぶしつについて物性値が決まっているということも分かりました。 今回の発表内容は実測について話した。値が定まらないときは「0.5~0.7V だった」など 得られた情報を正しく読み取る必要がある。「値が求められなかった」では実測としてよく ない。推定値は測定値から計算して出てくる値。「値が定まらなくても結論を出すことが重 要である」。 抵抗器のカラーコードは、色の帯で抵抗値を表します。一般的な4本帯の抵抗では、左から順に第1色が10の位、第2色が1の位、第3色が乗数（10のn乗）、第4色が誤差率を示します。例えば「赤、紫、黄、金」の場合、赤＝2、紫＝7、黄＝×10?で「27×10,000＝270,000Ω（270kΩ）」となり、金は誤差±5％を意味します。色の組み合わせによって多様な抵抗値が表現されるとわかりました。
A.①光エネルギーや熱力学、固体物理の基礎を横断的に学んだ。プランク定数を用いたエネルギー式から始まり、理想気体の状態方程式 PV = nRT、さらに紫外線、赤外線とエネルギー変化の関係に結びつけた。電子の非局在化や導電異方性にも触れ、固体中の電子の振る舞いがマクロな性質に与える影響を理解した。量子力学と熱力学を結び付けてエネルギーの観点から理解した。 ②実測データの重要性は、誤差や個体差があるため、理論だけでなく実際に測定することが必要である。これにより、実験精度や再現性が向上する。正確な測定には技能の習得が必要で、実験者の技術がデータの信頼性に直結している。経験を通じて身につく技術が、科学的根拠のある成果へとつながる。 ③光エネルギーや熱力学の関係を学んだ。プランク定数や気体の状態方程式を用いて、分光とエネルギー変化の関係や電子の非局在化、導電異方性の影響にも触れた。固体中の電子による性質の変化についても学んだ。
A.①まず、示量因子と示強因子について学びました。示量因子は物質によって値が変わるもので、示強因子は物質の種類によらない値だと分かりました。エネルギーは基本的にこの2つの因子の積によって表されることを学びました。光エネルギーの式は「E=hμ」で、示量因子はμの振動数で、示強因子はhのプランク定数でした。熱エネルギーは「PV（＝E）＝ｎRT」で、示量因子はS（＝ｎR）のエントロピーで、示強因子はTの温度でした。電気エネルギーは「E=VQ」で、示量因子はQの電荷量（C）で、示強因子はVの電圧（ｖ=J/C）でした。電気エネルギーと熱エネルギーの平衡の式として、ネルンストの式がありました。また、光と熱エネルギーの平衡の式として、半導体に光を照射したときの平衡電位を求める光電圧の式がありました。気体定数をアボガドロ定数で割ると、熱エネルギーにおけるミクロ粒子の定数であるボルツマン定数に変換でき、ミクロで表せることを学びました。 ②グループ名は右前です。グループメンバーは浄閑祐輝、鈴木晴琉、小池快成、長尾瞬、菅野隼太郎です。発表では、実測データについて議論しました。値の誤差が安定しない場合は、範囲で表現することで値を出すことが重要だと調査で分かりました。また、正しいデータを得るためには何が必要かについてグループで話し合いました。その結果、個人の計測技術や、測定器の使い方の知識、測定器が正しいかどうかの校正などが必要だという結論に至りました。 ③復習では、ネルンストの式について教科書を見返しました。ネルンストの式は、電気化学的平衡を求めるための式で、特に電池や電気化学反応において、半反応の電位を計算する際に使われることが分かりました。この式を使うことで、特定の条件下での電極の電位や、イオン濃度差が生じた時に発生する電位が求まることが分かりました。
A.この授業では光の示強因子について学んだ。光はhνという値で表され、hはプランク定数、νは振動数である。紫外線はIRで表され、示強因子は振動数である。そしてマクロとミクロについても学び、ミクロは粒子、マクロは物質量であるということを知った。熱エネルギーと電気エネルギーを表すネルンストの式についても学び、e Φ Δ＝kTという式で表された。 発表では、回路計についてまなび、値がブレていても、値はその間の数字であることがわかった。
A.①光エネルギーは示量因子であるプランク定数hと示強因子である振動数νの積hνで表される。振動数が小さいと赤外線、大きいと紫外線となる。ネルンストの式によって電位Eを求めることができる。マクロをミクロにの概念で表すと、電気であるEFはE、熱であるRTはｋRTで表すことができる。またPVのミクロはない。 ②ばらつきには個人誤差と製品誤差がある。個人誤差は測り方や測定機によるばらつきであり、製品誤差は作るときにばらつきが発生するものである。 ③サイトの中からエレクトロメータ(ボルテージフォロワ)を選択して、計算した。このオペアンプの電源電圧は9Vであり、負荷抵抗Rを100Ωと仮定するとオームの法則より9V/100Ω＝0.09A＝90mA また、オペアンプ自体の消費電流は1mAほどであるため、回路全体の電流は90mA＋1mA＝91mA 消費電力はP＝V×0.091A＝0.819W よって、回路全体の消費電力は0.82Wとなる。
A. 第4回の講義では、光エネルギーについての理解を深めた。光エネルギーはhνで表される。ｈはプランク定数[Js]を指す示性因子、νは周波数[Hz]を表す示強因子である。赤外線、可視光、紫外線の順に周波数は大きくなり、これに伴って光エネルギーの大きさも大きくなるといえる。また、マクロ力学とミクロ力学の考え方についても触れた。マクロ力学では物質量（モル）の単位で取り扱い、ミクロ力学では粒子単位で化学現象をとらえる。例えば、ネルンストの式はマクロ力学とミクロ力学の2つの観点から2通りの表現方法がある。 グループディスカッションでは、「演題：エネルギーを実測することの意義について考えてみよう（グループ名：前方、共著者名：大濱風花、山崎里歩、前田悠斗、畑中膳浩、役割：発言者）」をテーマに話し合いを行った。私たちは、エネルギーは目に見えず、実際に計測しなければ正確な値が分からないからだと結論付けた。例えば、使用電力量は普段私たちが視覚的に確認することはできない。そこで、電量計などを用いて数値に起こすことで、真の値に近い量を知ることが可能となっている。 発展内容として、電池の2種類のつなぎ方とそれぞれの特徴について調査を行った。1つ目は直列つなぎである。これは電池を直線状に並べて一本の電流経路を作ることにより完成し、高い電圧が得られるのが特徴である。しかし、どれか1つでも電池のこしょうが見られると、その回路は機能を失うことが短所といえる。2つ目は並列つなぎである。これは、電圧は加算されないが総電流容量が増すため、電池が長持ちするといった特徴を持つ。これらを1つの機器の中でも部分的に使い分ければ、より高機能で長持ちする製品を実現できるのではないかと考えた。
A.①第四回授業では電池と化学、電池と豆電球のつなぎ方や電流、電圧の測り方についての授業であった。光エネルギーは?νで表すことができる。ｈはプランク定数といい、単位はＪｓである。νは光の振動数を表し、単位は/s(Hz)である。光は電磁波であり、周波数が大きい方がエネルギーが大きい。青や紫は赤よりも周波数が大きく、紫よりも周波数が大きいと紫外線、赤よりも小さいと赤外線という。次にネルンストの式の話があった。ネルンストの式とは電極電位と溶液中のイオン濃度の関係を示す式であり、E＝E゜－(RT/ｎF)ｌｎＱと表すことができる。また、熱エネルギーと電気エネルギーの平衡の式と考えることができる。電圧系の使い方を実際に使用していることろを見て学んだ。電圧計の電極は強く垂直に圧をかけないと測ることができないということが分かった。 ②授業最後の演習ではエネルギーの可視化について議論した。班名は前方、班員は大濱風花、立花小春、山崎里歩、前田悠斗、畑中勝浩の５人で役割は書記であった。エネルギーは実際に測らないと正確な値はわからないものであり、例として光エネルギーは目に見えるが電気エネルギーは目に見えないことや、固定抵抗器の色による定格表示を実際に測ってみると誤りや個体差が含まれるとわかることなどがあげられる。 ③この授業の復習として人間電池を直列つなぎにした時のことを考えた。人間電池とは人体に電気的な電位差が存在することを利用して電池のようにつなげる考えである。人間電池の直列繋ぎは理論的には可能である。直列繋ぎは電池同士の電圧を加算して高電圧を得るつなぎ方である。しかし、人間に流れる電気の電圧は極めて小さく、直列繋ぎにする意味がなく、さらに感電リスクがあるため実験は難しい。よって現実的ではないと考えられる。
A.光エネルギーは、光子がもつエネルギーであり、一般に E=ｈν=ｈｃ／λと表される。λはhcと表される。ここで、 h はプランク定数、ν は周波数、λ は波長、c は光速である。波長が短いほど光エネルギーは大きくなる。ネルンストの式は、化学電池の電極電位と反応物・生成物の濃度との関係を示し、標準電極電位からのずれを濃度により求める。温度T、電子数n、ファラデー定数Fを含む形で記述される。 グループワークでは「実測について」考えた。「値が定まらない」という考え方ではなく結果として範囲を絞ることが必要だと考えた。実測をしたからには数値として記録することが必要である。また、推定値は測定値を基に計算された値だとわかった。 復習としてネルンストの式について調べた。ネルンストの式は、電池や電極反応の電位を濃度に基づいて求める式であり、E = E0 － (RT/nF) lnQで表されるここで、Eは実際の電極電位、E0は標準電極電位、Rは気体定数（8.314 J/mol?K）、Tは温度（K）、nは電子のモル数、Fはファラデー定数（96485 C/mol）、Qは反応商である。この式により、濃度変化が電位に与える影響を定量的に評価できる。光と電気化学は、例えば光電池のように密接に関わっている。
A.１．電気を送るのに必要な整備として、電柱や、電線、送電線、ケーブルなどが必要である。しかし、これらを通して電気を送ると、いたるところでロスが発生する。これを無くすために、光や電気エネルギーにつて考えていくと、まず、光エネルギーの因子として示強は、周波数である。次に電気は目に見えないためネルンストの式を用いて電気エネルギーと熱エネルギーとの平衡の式を立てて求める必要がある。 ２．私たちのグループでは、グループ名を化ばいとし、この日は時間がなかったため、実測データの重要性について簡単にまとめ、意見を交換し合った。私たちのグループの結論としては、一個一個誤差、個体差があるから実際に測定することが大切である。またその測定した値についても取り扱うには技能が必要になるため、それを身に付けることも大切である。 ３．電気素量について調査した。電気素量 は電気量の最小量である。素電荷、電荷素量とも呼ばれる。記号 e で表される。 電気素量は電子1個の運ぶ電気量の大きさである。基礎的な物理定数であり単位としても用いられる。電気素量は陽子1個や陽電子1個の電荷と等しい
A.①光の示強因子について。 周波数が大きいほどエネルギーが大きい。示強因子は?(周波数)ネルンストの式は電気エネルギーと熱エネルギーの平衡の式である。 マクロ力学ではRT(Rは気体定数)、FE(Fはファラデー定数)、ミクロ力学ではKT(Kはボルツマン定数)、eE(eは素電荷、電気素量)と表される。 ②発表では、人間電池を直列つなぎについて調査した。値がずれていても範囲(例えば0.5?0.7の間)は読み取ることができる。 ③マクロ力学とミクロ力学についての復習。マクロ力学と、は目に見える大きさの物体や現象を扱うことである。例えば、熱力学、流体力学。特徴としては、物理現象について法則や公式が確立されている。ミクロ力学とは、原子や分子などの非常に地位?な物体や現象を扱う分野のことである。例えば、量子力学。特徴としては、量子力学の法則にしたがい、通常の法則に従い、通常の物理法則とは異なる現象を扱うことである。
A.
A.電力量W/h、電力はWで表される。光について、光エネルギーはhνで表され、hはプランク定数という。光は電磁波であり、紫外線はUV、赤外線はIRで表される。光エネルギーのhは[J/s]で示量因子とされ、物質の量に比例して変わる性質で、系を分割するとその値も分割される値である。νは示強因子であり、これは物質の量に関係なく一定な性質のことであり、系を分離しても変わらない量である。原子核の引力について、原子核は共有結合で結合されている。ここで金属結合は原子が規則正しく並んで金属格子を作っている。このとき、それぞれの原子の荷電子は、特定の原子に束縛されず全体に広がって移動できる状態にある。このような振る舞いをしている電子を自由電子と呼び、電子が全体を通して動き回り、電子が局在していないため非局在化しているといえる。この自由電子の非局在化が金属の特徴的な性質を生み出している。 熱エネルギーRTはミクロにするとKBで表すことが出来るが、RTをNAで割るとミクロのKBTにすることが出来る。(ボルツマン定数：約1.38×10＾-23) 回路計で測る時、値がブレてしまって読み取りにくい時に、分からないではなく0.5～0.7の範囲で動いていることが答えであることを学んだ。 回路計の操作には意外と力が必要で、扱い方にも慣れが必要だと感じた。
A. 物質固有の値を物性値と呼ぶ。光エネルギーはhν[J]で表される。hはプランク定数[Js]で示量因子であり、νは単位が/s=Hzで表される、示強因子である。つまり、周波数が高いとエネルギーが大きいと言える。また、Erev=E〇rev―RT/nF×ln…/…の式を変換すると ΔEF=RTと表すことができる。加えて、Δφph=kT/e×ln…/…を変換するとeΔφph=kTのように表せる。 今回の発表内容は実測について話した。値が定まらないときは「0.5~0.7Vだった」など得られた情報を正しく読み取る必要がある。「値が求められなかった」では実測としてよくない。推定値は測定値から計算して出てくる値。「値が定まらなくても結論を出すことが重要である」。 講義の中で実測するということについて「値が定まらなくても結論を出すことが重要である」と学んだ。そこで、自分なりに実測するうえで重要なことについて考えた。実測で重要なのは、「何を、なぜ測るのか」という目的の明確化である。測定は仮説や課題の検証手段であり、目的が曖昧だと得られたデータも意味を持たない。測定対象の本質を理解し、必要な精度や範囲を定めることで、適切な方法・機器・条件が選定できる。また、測定値は現象の一部を数値化したものであり、常に誤差や限界を伴う。したがって、測定結果を鵜呑みにせず、背景や前提を踏まえて解釈する姿勢が不可欠である。
A.①今回の授業では光エネルギーの式を求めた。式はプランクトン×ヘルツで表された。ヘルツとは一秒間にどれくらい波を受けているかの値である。人は周波数が高いと肌が焼けやすく、色で周波数が高い順番を表すと、赤外線＜赤＜青＜紫外線となる。また、気体定数をアボガドロ定数で割った値がボルツマン定数である。ファラデー定数をアボガドロ定数で割った値が素電荷、電気素量である。最後に抵抗の値をカラーコードから考えた。 ②「実測について」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 記録 グループワークでは「実測について」考えた。「値が定まらない」という考え方ではなく結果として範囲を絞ることが必要だと考えた。実測をしたからには数値として記録することが必要である。また、推定値は測定値を基に計算された値だとわかった。また、記載されている表示が正しいかは自分で量ることが確認する上で的確であると考えた。しかし、測定方法のミスなどにより実測値が正確ではないことがあるため、注意が必要である。 ③今回は実測について考えた。授業の最後で抵抗のカラーコードから抵抗の強さを考えた。今まではただの柄だと思っていたものに意味があり、計算できることに気づいた。これからはわからないものをそのままにするのではなく意味はないのか、どのような意味なのか理解する必要があると考えた。また、音の周波数について調べた。周波数が大きいほど音して高温になり、小さいと低温になるとわかった。
A. 第3回に引きつづき、光エネルギーの示強因子と示量因子について考え、そこから、示強因子と示量因子がたどってきた歴史について回路の理解を交えながら講義を行った。ここでは化学結合やオペアンプについても学んだ。 発表では、実測について大切だと感じたことを発表した。 復習として、ボルツマン定数について考えた。ボルツマン定数は温度とエネルギーを結びつける基本定数で、熱力学や統計力学、物性物理、半導体工学など、非常に広い分野で使われる。記号はkで、値（SI単位）は1.380×10^－23?J/Kである。単位はジュール毎ケルビン（J/K）で、名前の由来はオーストリアの物理学者 ルートヴィッヒ・ボルツマンから来ている。ボルツマン定数は、温度と微視的エネルギーをつなぐ定数として存在しており、温度Tのとき、粒子1個が持つ典型的なエネルギーの尺度としてkTが用いられる。これは統計力学、熱力学、物理化学、工学において不可欠な定数として、広く用いられている。
A.①光子エネルギーは、プランク定数と振動数の積によって表され、それぞれ示量因子と示強因子に分類される。また、別の表現としてプランク定数と光速の積を波長で割ると光子エネルギーに対応する。光スペクトルでは、波長が長くなるほど赤外領域の色に対応し、波長が短くなるほど紫外領域側の色に対応する。上記の式から、振動数の観点で考えると、振動数は小さいほど赤外領域に近くなり、反対に大きいほど紫外領域に近づくことが分かる。 ②授業内に人間電池の実験（10円玉と1円玉を用いて手のひらで回路を作った）を行った。そして、その際電圧を測定すると電圧が一定の数値で定まらなかった。このことから、グループワークでは実験の結果とは何かを話し合った。話し合いの結論として、実験の結果、値が定まらなくても規格値が存在するため、規格値に収まっていればそれは結果といえるという結論を出した。理論的には、銅とアルミニウムの標準電極電位から約2Vであるが、実際には0.6?0.7位の値を取った。 ③光子エネルギーの話は、バンドギャップに関係すると考えたため、バンドギャップについても興味を持った。金属など固体の電子は、エネルギー帯が存在し、価電子帯と伝導帯がある。その間には禁制帯が存在しており、その空間では電子が存在できないということを表している。導体の金属は、バンドギャップがほぼ0で電子は自由に移動できるため、電気を流す。半導体では、小さなギャップがあり具体的にはSiが1.1と表現されることが多い。最後に、絶縁体では大きなギャップが存在しており、電子は自由に移動できないため、ほとんど電流は流れないのである。
A. 光はエネルギーの運び手であり、光化学反応は光エネルギーを化学エネルギーに変換するプロセスだ。光のエネルギーは、プランクの式によって波長と関連付けられる。物質が光を吸収すると、電子がより高いエネルギー準位に励起される。この励起された電子の状態が、その後の化学反応や発光現象を決定する。蛍光体や発光ダイオード（LED）は、この原理を利用しており、高効率な照明技術として私たちの生活を豊かにしている。光と物質の相互作用を理解することは、新たなエネルギー技術の開拓につながる。 送電時の電力損失について、ACSR送電線を通る電流と、ヘアドライヤーの消費電力を例に取り上げて検討した。送電距離が長くなるほど抵抗によるロスが増大すること、これを防ぐために高電圧送電が用いられる理由を確認した。 ジュール熱によるエネルギー損失を数式で計算し、実際の消費電力と照らし合わせた。都市部と地方間の送電条件の違いや、変電設備の必要性についても興味を持ち、エネルギーインフラの複雑さを実感した。
A.光エネルギーはE=hνで表記され、プランク定数で示量因子hと示強因子νで表記される。光には複数存在し、赤外線(IR)→可視光線→紫外線(UV)の方向で周波数が高くなる。電気エネルギーは他のエネルギーと違い、圧力や熱、光を人は感知することができるが、電気は感知できないため、電気に関する技術の発展が遅れた。 世界には、マクロとミクロの2つがある。マクロには物質量、ミクロには粒子が分類される。hνはミクロに分類される。マクロからミクロに変換することができる。RT→kT、FE→eEのように変換することができる。ネルンストの式はΔEF=RTから熱と電気の変換を表している。 現代化学において、共有結合、イオン結合、金属結合は量子力学に分類される。金属は電子の非局在化であり、電気を通す。炭素は１次元の非局在化であり、炭素被膜を持つ。 我々の班では、実測データは何かと議論し、電気や熱など実際計測して得られた数値やデータのことだと考えた。 実測データとは、実際に測定や観測を行って得られたデータで、理論値や予測値とは異なり、現実の状況を直接的に反映した数値や情報のことである。例として、土地の面積を測量して得られた実測面積や、インターネット回線の速度を測定して得られた実測速度などが該当する。
A.①今回の授業では初めに光について学んだ。光はプランク定数×ヘルツによって求められ、周波数が大きいほどエネルギーが大きいことを学んだ。赤外線から赤、紫、紫外線の順番にエネルギーが大きくなる。暖房などの赤外線はいくら当たっても日焼けしないのは周波数が小さいからであると言うことを学んだ。また、ネルンストの式についても学んだ。またそれぞれの分子間の結合について共有結合、金属結合、イオン結合に分類されることを学び、それぞれの特徴について学んだ。金属は電子がどこにいるかわからない。すなわち非局在化している状態であることを学んだ。炭素は、平面上に非局在化している。これは1方向に局在化している。この特徴を生かして抵抗などに用いられている。 ② グループワークでは「実測について」考えた。「値が定まらない」という考え方ではなく結果として範囲を絞ることが必要だと考えた。実測をしたからには数値として記録することが必要である。また、推定値は測定値を基に計算された値だとわかった。 ③ 今回の授業では、光のエネルギーはプランク定数×周波数で表され、周波数が高いほどエネルギーが大きいことを学んだ。赤外線から紫外線に向かうほどエネルギーは増加し、赤外線で日焼けしない理由も理解した。またネルンストの式や、分子間の結合の種類（共有結合・金属結合・イオン結合）について学び、金属中の電子は非局在化しており、炭素も特定方向に非局在化していることから抵抗などに応用されていると学んだ。
A. 光エネルギーｈν[Ｊ]で表すことができる。ｈ[J・ｓ]はプランク定数という。ν[Hz]([/s])は振動数という。示強因子は振動数νとなる。周波数高い方がエネルギー高い。 電池の電極電位を示すネルンストの式は力学エネルギーと熱エネルギーの平衡の式である。気体定数Ｒは１molあたりのエネルギー量を表し、アボガドロ定数で割ることによって、はボルツマン定数kBとなり、１分子あたりのエネルギー量を表す。ファラデー定数Ｆは１molあたりの電気量を表し、アボガドロ定数で割ることによって、電気素量eとなり、１分子あたりのエネルギー量を表す。 化学結合について。金属結合の自由電子は自由に原子核の周りを動き回るという意味ではなく、どこに存在しているかわからない、つまり電子の非局在化である。 抵抗器の抵抗値の測定は、カラーコードの読み間違いが起こる可能性があるため、回路計によって測定することが望ましい。 小銭の起電力は0.5?0.7Ｖであると報告できた。
A. 光エネルギーは太陽光発電などに応用されている。この時生じる正孔のエネルギーは次の式で表される。E＝hν=hc/λこのとき、νは示強因子であり、hは示量因子である。周波数が高いとエネルギーも高い。電気エネルギーと熱エネルギーの平衡の式をネルンストの式と呼ぶ。また、電気化学において溶液側から電子を受け取る極をアノード、溶液側に電子を渡す極をカソードと呼ぶ。 電気用図記号や配線用図記号を描いてみようの発表では、観測データの値の誤差が大きく安定しない場合について考えた。グループ名は未定であり、グループメンバーは私を含め菅野隼太郎、浄閑祐輝、日下陽太、小池快成であった。また、私の役割は調査であった。観測データの値の誤差が大きく安定しない場合、範囲で表現することで値を出すことができ、できるだけ正確な数値を求め、範囲を小さくするべきであると考えた。 工業技術基礎のp.121のディジタル式回路計による基本測定を参考にして、自宅にある電池の電圧を測定した。その測定値は交流測定で1.079Vであった。測定値が安定しなかったり、0Vと表示されたりと、使い手によって測定値が変わるということを実感した。
A.【講義の再話】 物質固有の値である物性値の中でも、光について学習した。光のエネルギーはhνで表される。hはプランク定数といい、単位はj・sであり示量因子である。また、νはニューと読み、単位は1/sまたは?であり示強因子である。 光の周波数が高いと色は青色に近くなり、さらに高くなると紫外線になる。また光の周波数が低いと色は赤色に近くなり、さらに低くなると赤外線となる。また同じことを表す式でもマクロ学派とミクロ学派が存在し、それぞれ用いる定数が異なっている。 抵抗器の電圧をカラーコードから読み取った。私に配られたものは赤黒黒灰であり、20Ω誤差±10％であると考えられる。カラーコードは読み間違いが発生するうえ、電気は目に見えないので計測しないと実際の値は分からないということが分かった。計測の際は強めに当てることが大切であるとわかった。 【発表の 要旨】 演題はばらつきについて、グループ名は10円玉であった。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、増子香奈であった。自分が発表の創作に果たした役割は調査である。 ばらつきには個人誤差と製品誤差があることが分かった。個人誤差は測り方や測定機によるばらつきであり、製品誤差は製作した時点でのばらつきである。 【復習の内容】 カラーコードについて復習した。抵抗器には主に四種類の線が引いてあり、一本目と2本目は抵抗の桁ごとの数字を表し、3本目は10の何乗であるか、4本目は許容誤差を示していた。これらが色で分かりやすく示されることによって、抵抗器は使いやすいものになっているとわかった。
A.示量因子（示量変数、系の分量に比例して変化する状態変数で体積や質量）、示強因子（示強変数、系の分量を変えてもその強度が変わらない状態変数で温度や圧力）の復習から示強因子が関わってくる光エネルギーとは何かについてを学ぶ。光エネルギーの示強因子は何かを最新工業化学の教科書から探してみると『太陽光（hν）が当たるとエネルギーによって充満帯の電子は伝導帯に励起（れいき）して電子と正孔が移動する』とある。プランク定数h(Js)はν（呼び方はニュー、単位は/sまたはHz）で表すことが出来、ネルンスト式より示強因子は（わからない数値は□で表す）電気エネルギーがΔE=-RT/F□、熱エネルギーがΔEF=RT□で表せられる。 電気用図記号や配線用図記号を描いて、指定されたサイトから電気用図記号や配線用図記号を使った回路図を選んで大雑把な電力を推定した。直列で1秒間繋いだ電圧は約3Vであることから発生した気体を1mLと仮定して22.4L/mol÷1mL÷96483C/mol÷1sで0.23Aであると求めることが出来た。 抵抗器の電気抵抗を回路図から測る演習を行なった。渡された抵抗器は四色表示で左から緑緑黒赤より有効数字の一桁目は5、二桁目も5、有効数字に乗じる10のべき乗は１、抵抗許容値は±2%より55×10^(1)より抵抗器は55で抵抗許容値は2%とわかった。
A.復習 測定者が何を読み取れるかが大事 光子エネルギー E=hv(ニュー)=hc/sl h[J/s] 示量因子 v[Hz]s^(-1) 示強因子 赤外線⇒紫外線大きい ネルンストの式 EF?>eE RT?>KBT 非局在化している。 電圧が示強因子
A.①光は電磁波であり、周波数が高い方がエネルギーが大きいことを学びました。また、光は紫外線や色にも表せることを知りました。原子核は+の電荷、その周りに電子が来ると+とマイナスで引力が働き、化学結合ができると学びました。抵抗器からカラーコードをよみとり実際の抵抗をよみとるという課題をしました。 ②グループワークでは値がぶれたとしてもある程度の範囲であるか確かめることができると学びました。 ③hν h:プランク定数
A.①今回は、はじめにユーティリティというキーワードが出てきた。これは、工場を動かすときに原材料以外に必要になるもの、圧縮空気であったり電気であったり海水、蒸気などもある。これらの要素を寸分の狂いもなく正確に必要な量を扱わなければいけないため、プラントの設計というのはとても大事な作業であると言える。それらの操作を間違いなく行うためにも、プラント記号というのは大事な役割を担っている。工業技術基礎の教科書にいくつか例があった。 ② 抵抗器の抵抗をまで見て読み取るのと実測データを比較して実測することの重要性について議論した。この世の中のものは一個一個に個性があり、個体差が生じている。これは良いことでもあるが、値を測定したい方からすると迷惑な話である。そのため、与えられた値を読み取るのではなく、持続することも大切であるという結論になった。 ③今回用いた抵抗器の実測値は、おそらく誰がやっても完全に一致はしない。そこにも誤差はあるが、避けようのない誤差の影響だけを受けるために、やはり自分で測ることは大切だと思った。
A. ①テーマは電気・光と化学の関係についてである。光子エネルギーの式はE=hνで表されて、hはプランク定数で示量因子であり、νは振動数で示強因子である。また、現代の電気化学のp35のような式をネルンストの式といい、電気エネルギーと熱エネルギーの平衡を表している。ここで、金属の自由電子は自由に動けるという意味でなくて、電子がどこにあるか分からなという意味であり、これを電子の非局在化という。 ②発表では、実測データについて調べた。グループ名はチョコミントで、グループのメンバーは私を含めてHUYNHVINH KHANG、山口竜樹、久保明裕、久田光稀であり、私の役割は調査であった。実測データとは、実際に測って得られたデータであると調べられた。 ③授業で学んだネルンストの式について調べた。ネルンストの式は、希薄溶液ではイオンの活量を濃度で近似できるとしても問題ないが、濃度が高い溶液では活量係数を考えなければならない。ネルンストの式の応用例としては、溶液のpH測定や酸化還元反応の向きを予想するなどがある。
A.光エネルギーについて考えました。hνで表すことができ、hはプランク定数です。また、赤と青では青の方が周波数が高いことがわかりました。また、マクロとミクロについて考えました。熱エネルギーはマクロなエネルギー量であり、温度上昇で現れることがわかりました。また、KBTはボルツマン定数×温度で表すことができ、１粒あたりの平均エネルギー量であることが学びました。これはミクロの世界で示されることがわかりました。また、量子力学について初めて詳しく学びました。エネルギーは連続ではなく、量子化され熱エネルギーも電子に影響されることがわかりました。また、電気素量について考えました。電子が特定の原子に縛られず、広がって存在するという非局在化について学びました。 グループワークでは、実測データと掲載されているデータの数値を比較しました。今回はカラーコード例として行いましたが、実測値と異なったため、実測値を優先することがわかりました。
<!-- 課題 課題 課題 -->
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大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
