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.講義では、技術・工学としてのエネルギー化学における「量と単位」の重要性と物理学の歴史的変遷について学びました。エネルギー化学工業は、熱や電気などのエネルギーを用いて物質を製造する学問であり、目に見えない電気エネルギーを正しく評価するには、量的な実感と単位の理解が不可欠です。ニュートン力学から産業革命、ボルトやファラデーによる電気化学の進展を経て、電力量（kWh）を製品やコスト、二酸化炭素排出量といった具体的な対象と紐付けて定量的に捉える基礎概念を深く理解しました。 本日のグループワークでは「1キロワットアワー（kWh）で作れるもの」をテーマに、電力量と実際の物質・製品の生産量との関係について議論しました。例えば1kWhの電力により、約75gのアルミニウム（溶融塩電解）が製造できる一方で、約500gの二酸化炭素が排出されるといった定量的な比較を行いました。
A.今回の講義では単位についてのお話が印象に残りました。長さや体積、重さや温度は何を基準決められているのかといったお話が印象的でした。 今回のワークショップでは、1kWhでできることについて話し合いました。アルミホイルどれ位作れるのかしらべました。アルミニウムは1t生成するのに3490kWhの電気を消費していることがわかりました。これは1kWhあたりでは286.5gほど生成できることになります。アルミホイル1本が約85gなので、アルミニウムの生成だけの消費電力で考えると1kWhの電気で、アルミホイルが約3.4本生成されるとわかりました。 今回の復習では単位の成り立ちと今の定義について調べました。例えば㎏は昔は水１Lの重さとして定義されていましたが、現在はプランク定数をJsであらわしたときにメートルと秒から逆算されることがわかりました。他には秒も昔は地球の自転から逆算していましたがより正確な値を求めるために地球の公転を利用するものになり、現在はセシウム原子の性質から定められていると知りました。
A.まず、講義では、目に見えず直接認識できないエネルギーの客観的な実在証明と、熱力学の状態方程式について扱った。理想気体の状態方程式PV=nRTにおいて、圧力 Pや温度 T は系の状態量に依存しない示強変数に分類でき、体積 V やモル数と気体定数の積 nR は系の規模に依存する示量変数に分類できる。さらに、PVが力学的な仕事を表し、nRTが熱エネルギーに対応するという物理的解釈について理解を深めた。 続いて、ワークショップでは、特定のエネルギー量によって生産可能な工業製品の規模について調べた。私のグループでは 1kWh のエネルギーで生産できるアルミニウムの重量を推計し、その結果が約 75g に留まることを確認した。この結果から、アルミニウムの製錬には極めて膨大な電力エネルギーが必要とされ、実際の生産量は投入エネルギーの大きさに対して少ないという定量的な印象と課題を検証した。 最後に、復習では、人間の運動消費エネルギーと運動強度の定量的算出について調べた。6時間の運動で 91.8エクササイズのエネルギーを消費する設定において、運動強度の指標であるメッツやワット換算の計算を行った。体重等に基づく推計から必要な運動強度は 2730Wとなり、これが時速約15kmのランニングに相当する15METsの負荷を 6時間継続する計算になる点を整理した。
A.①講義の再話 今回の講義では、エネルギー化学とはどのような学問であるか、その歴史や発展について学んだ。エネルギー化学は、電気化学を基盤として、電池や燃料電池、電解、腐食防食、資源・環境問題など幅広い分野に応用されている学問である。また、エネルギーの単位としてジュール（J）やキロワットアワー（kWh）の意味を確認し、エネルギーを身近な現象や工業製品と結び付けて考えることの重要性について学んだ。 ②発表の要旨 自分たちの班では、石炭火力発電について調べた。石炭火力発電で1kWhを発電する際、800～1000gほどの二酸化炭素が排出される。 ③復習の内容 復習として、ダイエットに必要な排熱量を計算した。1kg痩せるには、約7200kcalを消費する必要がある。これをジュールに変換すると、1kcal = 4184Jより、7200kcal × 4184J ? 3.01 × 10^7Jで、5kg減らすには、5 × 3.01 × 10^7 = 1.5 × 10^8J必要である。
A.① 銅の電解精製では、粗銅を陽極、純銅板を陰極として電解液中で電気分解を行うことで、高純度の銅を得ることができる。陽極では銅が酸化されて銅イオンとなり、陰極では銅イオンが還元されて純銅として析出する。反応式は陽極でCu→Cu??＋2e?、陰極でCu??＋2e?→Cuで表される。不純物のうち、鉄や亜鉛などは溶液中に残り、金や銀などの貴金属は陽極泥として回収される。電解精製は、高品質な銅を安定して供給するために重要な工業プロセスであり、電線や電子部品など幅広い製品に利用されている。 ② 1キロワットアワー（kWh）は、電力量を表す単位であり、1 kWの電力を1時間使用したエネルギー量である。このエネルギーによって、例えばスマートフォンを多数回充電したり、電気ポットでお湯を沸かしたり、LED照明を長時間点灯させたりすることができる。また、製造業では1 kWhの電力によって金属加工や化学製品の製造などにも利用されている。限られたエネルギーを効率よく利用することは、環境負荷の低減や省エネルギー社会の実現につながる。 ③ 復習では、エネルギー化学において化学エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギーなどが相互に変換されることを学んだ。特に、燃料の燃焼による熱エネルギーの発生や、電池による化学エネルギーから電気エネルギーへの変換は、私たちの生活や産業を支える重要な技術である。また、再生可能エネルギーや蓄電技術の発展には、エネルギー変換効率を高める化学的な知識が必要であると理解した。
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A.第1回では、自然界の運動や熱などを定量的に扱うために、物理量と単位が重要であることを学んだ。エネルギーは形態が異なっても共通の単位で比較でき、電気エネルギーではWhやkWhが広く用いられる。例えば1 kWhは1000 Wを1時間使用したエネルギーであり、3.6×10? Jに相当する。このような換算によって、電気化学工業で消費される電力と物質生産量を同じ尺度で考えられる。 授業課題では「1 kWhのエネルギーで何をどれだけ作れるか」を考え、亜鉛の電解製造を例として扱った。『現代の電気化学』中の各金属における電解精錬を説明した表より亜鉛約33 gという値を用いた。しかしこの値はファラデーの法則だけから一意には決まらない。重要なのは、電力量を製品の生産量へ換算することで、工業プロセスのエネルギー効率を具体的に評価できる点である。 復習では、体脂肪1 kgを7200 kcalと近似して、5 kg分のエネルギー量を計算した。1 kcal＝4184 Jより、7200 kcalは約3.01×10? Jであり、5 kgでは約1.51×10? Jとなる。さらに1 kWh＝3.6×10? Jなので約41.8 kWhに相当する。ただしこれは「排熱量」というより、体脂肪相当のエネルギー量を単純換算した値と考える方が正確であると考えた。
A.①講義の再話 本講義では、エネルギーを身近な単位に置き換えて考えることをした。代表的な単位には、ジュール（J）、カロリー（cal）、ワット時（Wh）があることを学んだ。kWhなどの単位を工業製品の製造や家庭で使用する電力量に換算することで、わかりやすく可視化できると感じた。エネルギーと環境問題はつながっており、エネルギーを数値として捉えることが、資源や環境問題について考える第一歩になると感じた。 ②発表の要旨 1キロワットアワーで作れるモノについて話し合った。アルミニウム1tあたり3440kwh、1kwhあたり0.2907kg＝290.7g、アルミホイル1本あたり85gより1kwhの電力でアルミホイルを3.42本作れることを理解した。 ③復習の内容 ダイエットに必要な排熱量について学んだ。5キログラム痩せるとする。1キログラム痩せるには約7200kcalのエネルギー消費が必要。5キログラムでは36000kcalのエネルギー消費が必要。1kcalは4184ジュールより、1.51×10_8ジュールの消費が必要であることを理解した。
A.①エネルギーは目に見えないため認知できない。そのため、計測器を使用するのである。時間を長さにしたり、温度を長さへと変えて計測ができるようにした。加圧はどうやって長さにするのか。PV=nRTを用いるのである。電子1molは96500C/molである。 ②二次電池のリチウムイオン電池について調べた。 電池の容量は1kwhあたり約50?80kwh程度の電力が投与されていることがわかった。 また、材料はリチウムコバルト酸、リン酸鉄リチウムなどが使用されていた。 リチウムを手に入れるには二つの方法があり、塩湖からの抽出か、鉱石からの抽出がある。塩湖からは、太陽光で水分を蒸発した後に化学処理で生成し、おおよそ5?15kwh/㎏のエネルギーを消費する。鉱石からは粉砕して高熱で焼き、化学処理を行います。エネルギーは50?100kwh/㎏消費されてる。 なので、1kwhだと0.01㎏（10g）ということになった。アルミニウムのようにたくさんできるわけではないことがわかった。 ③ダイエットに必要なエネルギーとパワーについて調べた。目標値：52㎏ 現在値56㎏と置く。脂肪1㎏あたりを3.0×10^7 Jとすると、4㎏減らしたいわけであるから、 4×3.0×10^7＝1.2×10^8 [J] したがって、120,000,000 J 必要である (1) より、1.2×10^8 J をキロワットアワーに変換する。 1kWh＝1000×3600＝3600000 J と置くと、 120000000[J]÷3600000[J]＝33.3[kWh] したがって、33.3kWhになる。1kWh＝860kcal と置くと、エクササイズ単位は Ex=860÷56＝15.4 [メッツ・時] となる。さっきの33.3kWhを60日間で消費するとする。 ワット＝ワットアワー÷アワーより、 33.3[kWh]÷1440[h]＝0.0231＝23.1[W] ちなみに、24時間ずっと動き続けていることを仮定しているので、実際のワットはもっと大きくなると予想できる。 1.162×23.1[W]÷56[㎏]＝0.479[メッツ]となった。
A.1)第1回の講義では、エネルギー化学の概要とその歴史、社会における役割について学んだ。エネルギー化学は電気化学を基盤とし、電池や燃料電池、電解、腐食防食、資源・環境問題など幅広い分野に応用されており、持続可能な社会の実現に欠かせない学問であることを理解した。また、エネルギーの単位や効率的な利用の重要性について学ぶとともに、科学技術ではSI単位系に基づいて「量」と「単位」を正しく扱うことが重要であることを学んだ。さらに、測定には誤差が伴うため、有効数字や測定精度を考慮してデータを扱う必要があり、正確な測定が品質管理や研究開発の基礎となることを理解した。 2)石炭火力発電は、石炭を燃焼させて得られた熱で水を蒸気に変え、その蒸気でタービンを回して発電する方式である。燃料となる石炭には炭素が多く含まれているため、燃焼すると炭素が酸素と結び付き、大量の二酸化炭素（CO?）が発生する。そのため、発電方法の中でもCO?排出量が特に多く、1kWhの電力を発電するごとに約800?1000gのCO?が排出されるとされている。 一方で、石炭火力発電は燃料価格が比較的安く、天候に左右されず安定して大量の電力を供給できるという利点がある。そのため、日本を含む多くの国で重要な電源として利用されてきた。しかし、CO?排出量が非常に多いことから、地球温暖化の大きな要因の一つとされており、近年では再生可能エネルギーへの転換や、高効率な発電設備の導入、排出されたCO?を回収・貯留するCCS（Carbon Capture and Storage）技術の開発が進められていることがわかった。 3)石炭の発熱量を約24MJ/kgとすると、1kWhを得るには約150gの石炭が必要である。このエネルギーは約860kcalに相当し、家電の使用や加熱に利用できる。しかし火力発電では効率が約40%にとどまり、実際に得られる電力量は減少する。
A.① 講義の再話 今回の講義では、工学と理学の違い、エネルギー化学工業の役割、技術者に求められる考え方について学んだ。工学は自然科学の知識を利用し、社会で役立つ製品や技術を生み出すことを目的としている。エンジニア、テクノロジスト、サイエンティストはそれぞれ役割が異なり、技術者には幅広い知識を活用する力が求められる。また、電力消費量や1kWhあたりのCO?排出量などを具体的な数値で理解し、エネルギーを定量的に考える重要性を学んだ。 ② 発表の要旨 今回の発表では、エネルギー化学工業と技術者の役割について説明した。エネルギー化学は、電気や熱などのエネルギーを利用して物質を生産する工学分野であり、社会への応用を重視している。特に、1kWhの電力量をCO?排出量や物質生産量と関連づけて考えることで、エネルギー利用の影響を具体的に評価できることを学んだ。 ③ 復習の内容 今回の講義を通して、工学は科学の知識を社会に応用する学問であり、技術者には環境や経済面を考慮した判断力が必要であると理解した。特に、電力量をCO?排出量や電気化学反応量と結びつけて考えることで、エネルギー問題を数値的に評価する重要性が印象に残った。今後は、学んだ知識を活用し、社会に貢献できる技術者を目指したい。
A.授業では、エネルギーを客観的に表現することから数式として表したことを学んだ。エネルギーは目に見えないため通常は認知できない。しかし、科学は客観的に存在しているものを扱うため、計測器で数値として可視化することで科学に落とし込んだ。具体的には重さを天秤で比較できるようにしたり、温度変化により体積変化が大きいアルコールなどを用いて長さで温度を示すことだ。これらより方程式として表現され、現代の物理・化学の発展に寄与している。 グループワークでは、1kWhで作れるモノについて考えた。グループ名はアルミニウムで、共著作者は齋藤考裕、佐藤裕周、出谷一樹、橋本和樹で役割は概念化と調査であった。先生の意図が読めず、ディスカッションは不十分であったが教科書より1kWhでアルミニウム75gが生成されることがわかった。 個人の発展では、車体は何kWhが必要であるかを考えた。現在、車体は形、素材で条件が変化してくるため、ホンダNSXのオールアルミボディーの車を考える。車体重量は標準仕様車だと1725Kgである。よって23000kWhのエネルギーが必要であることがわかった。これは、一般家庭の1日の平均消費電力が11.4kWhであるから約5年半ものエネルギーと同等である。中古車でも3000万円ほどするホンダNSXの価格の妥当性についてもわかる考察であった。
A.「量と単位－自然界を測るものさし－」の講義では、自然界にあるさまざまな現象を正しく理解するためには、「量」を数値で表し、その値を共通の「単位」で示すことが重要であることを学んだ。長さや質量、時間、温度などはすべて量であり、メートル（m）、キログラム（kg）、秒（s）などの国際単位系（SI単位）によって世界共通の基準が定められている。この共通のものさしがあることで、国や地域が違っても正確に情報を伝えたり比較したりすることができる。 発表では、身近な生活の中で量と単位がどのように使われているかについて説明された。例えば、買い物では重さをkgやgで表し、料理ではmLやLで液体の量を測る。また、スポーツでは秒やメートルが記録に使われ、医療では体温や血圧なども決められた単位で表される。このように、量と単位は日常生活だけでなく、科学や工学、医療など幅広い分野で欠かせない役割を果たしていることが分かった。 復習を通して、量と単位は単に数値を表すだけではなく、正確な測定や情報共有を可能にする重要な基準であることを再確認した。また、単位を誤って使用すると大きな事故や誤解につながる可能性があるため、正しい単位を理解し、適切に使うことの大切さを学んだ。今後は、日常生活や学習の中でも量と単位を意識し、それぞれの意味や役割を理解しながら活用していきたい。
A.①講義の再話 エネルギー化学において、量と単位は極めて重要である。例えば熱エネルギーや電気エネルギーを考えるとき、「どれだけのエネルギーがあるのか」を測らなければ比較も利用もできない。そのためエネルギーにはジュール（J）という単位が用いられる。 また、ワットアワーは、「電力（W）×時間（h）」で表されるエネルギーの量である。ワットアワーは、「どれだけ長く、どれだけの電力を使ったか」を表すエネルギーのものさしである。単位があることで、異なる実験結果を比較したり、化学反応で出入りするエネルギーを計算したりできる。もし単位が統一されていなければ、科学者同士が正確に情報を共有することはできない。 ②発表の要旨 ペットボトルはプラスチック原料を溶かして膨らませることで、1キロワットアワーで10本作ることができる。 ③復習の内容 18世紀末のフランスでは、地球の大きさを基準にしたメートル法が誕生した。これにより、人類は身体ではなく自然そのものを基準にした「普遍的なものさし」を手に入れたのである。さらに現代では、メートルは光が真空中を進む距離、秒は原子の振動を基準として定義されている。エネルギーの概念が確立した19世紀には、蒸気機関の発展とともに「仕事」や「熱」を定量的に測る研究が進んだ。ジェームズ・ジュールは、熱と仕事が互いに変換できることを実験で示し、エネルギー保存則の確立に大きく貢献した。
A.?本講義では、自然界の現象を科学的に理解するために不可欠な「量」と「単位」について学んだ。長さ・質量・時間・温度などの基本的な物理量は、国際的に統一された SI 単位系で表される。単位は単なる記号ではなく、自然界の普遍的な現象を基準として定義されている点が強調された。例えば、メートルは光が真空中を一定時間に進む距離として定義され、秒はセシウム原子の振動数に基づいて決められている。これらの定義は科学技術の発展とともに精密化されてきた。 また、量を測定する際には必ず誤差が生じるため、「測定値」「不確かさ」「有効数字」の概念が重要であることも学んだ。測定値は真値ではなく誤差を含む値であり、科学的な議論では誤差を適切に扱う姿勢が求められる。系統誤差と偶然誤差の違いや、有効数字の扱い方、単位換算の基本なども講義で取り上げられた。 ②今回の発表の趣旨は、自然科学における量と単位の重要性を自分の言葉で整理し、他者に分かりやすく伝えることである。特に、単位が国際的に統一されていることで世界中の研究者が同じ基準で議論できる点、そして単位の定義が自然界の普遍的な現象に基づいている点を示すことが目的である。また、測定の不確かさを理解することが実験データの信頼性向上につながることも強調したい。 ?復習では、SI 基本単位の定義を確認し、単位換算や複合単位の扱いに慣れることが重要である。さらに、有効数字や誤差の概念を整理し、実際の測定にどのように適用されるかを理解する。自然界の量を正しく測ることが科学の出発点であり、今後の学習や実験の基盤となることを意識して復習を進めたい。
A.①エネルギーは不可視であり、認知することができない客観的に実在できるかがサイエンスの対象であり、不可視のものでも技術によって計測や観察が可能となる。単位として長さ、重さ、時間、温度、圧力が存在する。長さは基準を決めることによって比較が可能となる。また、長さがわかると広さが求まる。重さを長さに換算して考えるにはメートルグラスや天秤を用いた。時間を長さで表すために、ガリレオは振り子を使った。温度を長さで表すものとして、アルコール温度計や水銀温度計が存在する。圧力は、気体の状態方程式を用いて考えた。また、エネルギーの輸送について、熱、運動、電気エネルギーを考えた。 ②グループワークでは、リチウムイオン電池について調べた。電池の容量は1kWhあたり約50?80kWh程度の電力が投入されていることがわかった。また、材料にはリチウムコバルト酸やリン酸徹リチウムなどがあることがわかった。 ③エネルギーとパワーは別物であり、理論電解電力では、単位にkW・h/tを用いる。また、目に見えないもの（エネルギーなど）の測り方として、目に見えるもの、比較が可能なもの（長さなど）を用いていたことがわかった。
A.①エネルギーは目で見たり触れたりできないため、計測器を用いて認知し、量として扱う。実在を証明できることを認知できるとも言える。科学では実在を客観的に証明できるものを対象とし、長さがその一例である。また、長さ・時間・温度・圧力などの物理量は相互に関連しており、温度は熱膨張を利用して長さとして測定できる。さらに、気体の状態方程式 PV=nRT を通して圧力と温度の関係を表すことができ、熱・運動・電気のエネルギー輸送では示量変数と示強変数が重要であり、電気量にはファラデー定数が用いられる。 ②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班名アルミニウム、橋本和樹、出谷一樹、地主葵、佐藤裕周と共にアルミニウムについて考えた。アルミニウムは13400kWh/tより1キロワットアワーで75g製造できると考えた。また、銅は284kWh/t、亜鉛は3000kWh/tであった。 ③個別で1キロワットアワーでできることについて調べた。家電について、20Wの照明は50時間店頭でき、ドライヤーは6分、エアコン1時間稼働することができる。他に、伝導自動車は5?6キロの走行、スマートフォン55回分のフル充電が可能であることが分かった。
A.欠席
A.講義では、自然界を理解するためには「量」と「単位」を正確に定めることが不可欠であると学んだ。長さ、質量、時間、温度などの基本量は、国際単位系（SI）によって統一されており、科学技術の共通言語として世界中で使われている。特に、メートルや秒の定義が物理現象に基づいて決められていることから、単位は人間の約束事ではなく、自然の法則を反映した基準であることを理解した。また、測定の精度を高めるためには、単位の厳密な定義と再現性が重要であることを学んだ。 発表では、量と単位の統一が社会や産業にどのような影響を与えているかを考察した。異なる国や分野で共通の単位を使うことで、技術の共有や製品の品質保証が容易になることを説明し、単位の誤りが大きな損失を招いた事例を紹介した。特に、NASAの火星探査機が単位の換算ミスで失敗した例を取り上げ、単位の正確な扱いが科学技術の信頼性を支えることを強調した。さらに、デジタル化が進む現代では、測定データの国際的な互換性がますます重要になっていることを述べた。 復習では、量と単位の関係を整理し、単位変換の練習を通して異なる尺度間の整合性を確認した。有効数字や測定誤差の扱いを学び、データの信頼性を評価する力を身につけた。今後は、単位を単なる記号としてではなく、自然を定量的に理解するための「ものさし」として意識し、科学的思考をより深めていきたい。
A.自然界の現象把握や製品品質の管理において、量と単位を正確に取り扱う技術は科学技術の基盤である。長さや質量や温度といった基本量は国際単位系により統一され、世界共通の基準による客観的評価を可能にする。目に見えない対象を観察や実験を通じて可視化する試みは実証主義の根幹であり、重さや温度を長さに置換して計測する工夫や気体の状態方程式はその象徴と言える。測定に含まれる誤差や有効数字を適切に考慮し、熱エネルギーと運動エネルギーの等価性を量的に捉えるアプローチが、現代の計量管理やエネルギー評価において不可欠である。 演題「1キロワットアワー（kWh）の電力で作れるもの」に取り組み、エネルギー変換と生体代謝の定量的評価を検証した。私はこの試みにおいて、189kgから130kgへ減量する事例を題材とし、削減対象である体脂肪59kgの熱量を算出した。体脂肪1kgあたり約7200kcalとして総消費エネルギーを424800kcalと導き、1kcalを4184Jとして単位換算することで約1.8×10?Jの膨大なエネルギー要求量を算出し、成果物として記録・執筆する「論考・執筆（Writing ? original draft）」の役割を果たした。 授業後の復習として、生体内で消費される膨大な熱エネルギーと電力単位であるキロワットアワーとの相関関係について個人で考察を深めた。1kWhは3.6×10?Jに相当するため、約1.8×10?Jという減量に必要なエネルギーは電力換算で約500kWhに相当する。これは日常生活や工業生産において多大な物理的仕事に匹敵する規模である。日常生活の代謝現象をＪやkWhといった統一された物理単位に置き換えて分析する視点は、エネルギー資源の消費構造を科学的かつ客観的に把握する上で極めて有効であると確信した。
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A. 講義では、重さを長さにする方法についての話があった。重さを長さにするには、天秤が挙げられた。天秤は、左右の皿の重さが同じになると水平につり合う道具である。支点からの長さが左右で同じなら、重さも同じになる。 「１キロワットアワーで走れる距離について議論をしよう。」という設問について、グループワークでは、1キロワットアワーで作れる銅の量を考えた。銅の電解精錬において、一般的に銅1トンを生産するのに約500～1,000kWhの電力が必要とされている。計算上は1kWhで約1kg～2kgの銅が得られる。だが、電流効率や電力原単位によって多少変動すると考えられる。 授業外では、1キロワットアワーで作れる銅の量の他に排出される物質も考えた。電気精錬では、陽極側では鉄や亜鉛が溶出し、陽極泥として金や銀、白金などが沈殿する。条件が正常であれば有害ガスは基本的に発生しないため銅の電解精錬は比較的に安全であると考える。また、硫酸銅水溶液を用い銅の電解採取は、陰極で銅が析出し、陽極では酸素が発生する。基本的に有害ガスは発生しなく、環境に優しいが酸素は高い支燃性があるため注意が必要である。環境問題の視点から銅の電解精錬は電力消費に伴う二酸化炭素の排出が大量という点がある。解決策としてリサイクル銅というものがある。リサイクル銅を原料に使用することで、精錬に比べてエネルギー消費を約85%削減し、CO?排出を大幅に抑えることができる。持続可能な社会に向けて、より少ない環境負荷で銅を供給する製錬する方法は必要不可欠であると考える。
A. 第1回の講義では、エネルギー化学とはどのような学問であるか、その歴史や発展について学んだ。エネルギー化学は、電気化学を基盤として、電池や燃料電池、電解、腐食防食、資源・環境問題など幅広い分野に応用されている学問であり、現代社会を支える重要な技術であることを理解した。また、エネルギーの単位としてジュール（J）やキロワットアワー（kWh）の意味を確認し、エネルギーを身近な現象や工業製品と結び付けて考えることの重要性について学んだ。さらに、限りある資源を有効活用し、脱炭素社会を実現するためには、エネルギーを効率よく利用する技術の開発が不可欠であることを学んだ。 1キロワットアワーで作れるモノ、（無記名）班、阿部、五十嵐、森、細田、Investigation（調査）、Formal analysis（分析） 私たちの班では、「身近な工業製品に使われる材料と、その製造に必要なエネルギー」について調査・議論した。私は自動車などに広く使用される鉄を取り上げ、鉄の製造エネルギーは約5000 kWh/トンであることから、1 kWhのエネルギーで約200 gの鉄を生産できることを計算した。この値はアルミニウムよりもエネルギー効率が高いことを示している。一方で、鉄は建築物や自動車などに大量に使用されるため、社会全体では製造時のエネルギー消費や二酸化炭素排出量が大きくなるという課題もある。そのため、脱炭素社会の実現には、鉄の製造効率の向上だけでなく、リサイクル技術や製造方法の改善が重要であると考えた。 今回の講義と発表を通して、普段何気なく利用している工業製品の製造には、多くのエネルギーが使われていることを改めて理解した。特に、1 kWhという身近なエネルギー量を基準に材料の生産量を比較することで、エネルギーの大きさを具体的にイメージできるようになった。また、材料ごとの製造エネルギーだけを見るのではなく、使用量やリサイクル性、製造時の環境負荷まで含めて評価することの重要性も学んだ。今後は、エネルギー効率だけでなく、資源循環や二酸化炭素排出量といった多面的な視点から工業材料やエネルギー技術を考えられるようになりたい。
A.? エネルギー化学という学問について学び、目に見えず触れることもできないエネルギーが、実際の工業製品を製造する過程で不可欠な役割を果たしていることを再確認した。工場などで製品を加工・生成する際には大量のエネルギーが消費されており、製造プロセスの背景には目に見えないエネルギーの働きが存在する。ものづくりとエネルギー消費との密接な関係性を正しく認識し、その原理や効果的な活用方法について学ぶことの重要性を理解した。 ? 1kWhの電力で製造できる工業製品の量について議論を行い、アルミニウム製品であるアルミホイルを対象に試算した。調査の結果、アルミニウム1tの製造には3490kWhの電力が必要であり、1kWhあたり約0.2865kgが作られることが分かった。これを1本あたり約85gのアルミホイルに換算すると、1kWhの電力で約3.37本分に相当する計算となった。この議論を通じて、身近な製品の製造に必要なエネルギー量を具体的に数値化できた。 ? 目に見えないエネルギーを活用して製品を生産するためには、多大なコストが発生するという点について考察を深めた。製造業において利益を確保するためには、エネルギーの消費に伴う費用をいかに抑えながら効率よく大量生産を達成するかが重要な課題となる。工業的な生産活動を持続可能かつ経済的に進めるためには、エネルギーの利用効率を最大化する技術やプロセスの最適化が不可欠であることを確認した。
A.まず、「量と単位－自然界を測るものさし」についてである。私たちは日常生活の中で長さや重さ、時間などを当たり前のように使っているが、それらはすべて自然界を正確に理解するための共通の基準である。例えば、メートルやキログラム、秒といった単位は、誰が測っても同じ結果になるように国際的に定められている。科学や工学の分野では、わずかな誤差が大きな問題につながるため、正確な測定と統一された単位の使用が非常に重要である。また、単位は単なる数字ではなく、現象を比較し、再現性を確保するための言語のような役割も持っている。そのため、量と単位を正しく理解することは、自然を客観的に捉えるための基礎であるといえる。 次に、「1kWhで作れるもの」についてである。1kWhとは、1キロワットの電力を1時間使用したときのエネルギー量であり、身近な電気の使用量を考えるうえで重要な指標である。例えば、電子レンジで料理をしたり、電気ケトルでお湯を沸かしたりする場合、数十分程度であればおよそ1kWh以内に収まることが多い。また、LED電球であれば長時間点灯させることができるなど、同じエネルギーでも使い方によって得られる結果が大きく異なる。このように、1kWhという具体的なエネルギー量をイメージすることで、電力の大切さや効率的な利用について考えるきっかけになる。 最後に復習として、今回の内容から、量と単位は科学的な思考の土台であり、エネルギーの概念と密接に関わっていることを学んだ。特に、単位が統一されていることで、異なる場所や人でも同じ現象を共有できる点が重要であると感じた。また、1kWhという身近な単位を通して、日常生活の中でどれだけのエネルギーを使っているのかを具体的に考えることができた。今後は、単に数値として捉えるのではなく、その意味や背景を意識しながら理解を深めていきたいと考える。
A.(1)エネルギーは感知できず、五感では通じないため、計測器などで数値化してどれほど存在するかを可視化する。化学反応の基本は加熱と加圧にあり、温度は長さになり、アルコールの体積変化で求められる。 (2)ニトリルゴムは1kWhあたり約0.5?1kg以上製造できる目安をもっている。kWhはエネルギーの単位として使われる。 (3)ダイエットが必要な人のエネルギーを求めるには、体重×比熱×温度差の絶対温度により排熱量を求め、1JあたりのkWhをかけてエネルギーを求める。そこからメッツに換算し、1エクササイズに必要な時間を計算する。
A.①講義では、自然界で使われる量と単位について、例として1キロワットと1キロワットアワーはどう違うのかを学んだ。また、1キロワットアワーでつくれるものについて調べた。そして、ダイエットによって目標の分だけやせるために必要なエネルギーとパワーは何ワットかについて考えた。 ②発表では、1キロワットアワーでつくれるものについて、アルミ缶を調べたところ、アルミを１つ缶の形に成形するのにかかる電気代は10円もかかってしまうことが分かった。 ③復習として、エネルギーの単位について注意深く観察しないと、エネルギーを化学的に考えることはできないため、とても基礎的なことであるということを学んだ。
A. 第1回の授業では、エネルギーや放射線、ウイルスのように目に見えず直接認知できないものを扱うために、科学では観察と実験によって客観的な実在を示すことが重要であると学んだ。重さ・時間・温度を長さに置き換えて測る工夫はその代表であり、ガリレオの振り子の研究は実証主義の象徴である。また、気体の状態方程式 pV＝nRT は熱エネルギーと運動エネルギーが等しいことを示し、エネルギーを「量」として扱うための基本的なものさしであることを理解した。 班では電線材料として使われる銅を取り上げ、1kWhでどれだけ製造できるかを調べた。銅は電解精製で高純度化され、その工程だけなら約200～400kWh/tであり、理論的には1kWhで約2.5～5kg作れる計算になる。しかし実際には採掘・製錬・精製・加工を含む全工程で約3000～5000kWh/tを要し、1kWhで得られる量は約0.2～0.3kgにまで減少することが分かった。資源を製品として使える形にするまでに多くのエネルギーが必要であることを実感した。 復習では、エネルギーと「ものの測り方」の関係をより深く理解するため、示量性・示強性の概念を整理した。熱・運動・電気などの輸送現象は、量（示量）と強さ（示強）の組み合わせで記述でき、エネルギーの流れを客観的に扱うための基本的な枠組みとなっている。特に温度や圧力のような示強性は系の大きさに依存せず、比較や制御に適している点が重要である。銅の製造エネルギーの議論と合わせて、エネルギー化学は「見えない量をどう測るか」を軸に成り立っていることを理解した。
A.１－１）再話 講義では、長さや重さ、温度、圧力などの量と単位について学んだ。エネルギーは目に見えないが、長さや温度など測定可能な量を用いることで、その大きさを把握できる。また、長さや重さ、時間を相互に関連付けて考える方法や、それらを測定するためのメートルグラス、天秤、振り子、温度計などの仕組みについても学んだ。さらに、エネルギーの輸送形態として熱エネルギー、運動エネルギー、電気エネルギーを扱い、気体の状態方程式 pV=nRTを通して圧力・体積・温度の関係とエネルギーとのつながりについて理解を深めた。加えて、1kWhのエネルギーでどのくらいの製品が作れるかを調べ、身近な製品であるペットボトルの製造に多くのエネルギーが使われていることを学んだ。 １－２）発表 グループワークでは、ペットボトルの製造に必要なエネルギーについて調査した。ペットボトルの原料であるポリエチレンテレフタラートを1kg生産するには約2.0?4.0kWh、さらにペットボトルへ成形するには約0.5?1.0kWhのエネルギーが必要である。500mLペットボトル1本の重さは約20?25gであるため、1kWhのエネルギーでおよそ10?12本程度を生産できることが分かった。この調査を通して、身近な製品の製造にも多くのエネルギーが使われていることを理解した。 １－３）復習 復習を通して、エネルギーとパワーは異なる概念であり、エネルギーの大きさはkWhなどの単位で表されることを再確認した。また、エネルギーのような目に見えないものを測るためには、長さや温度など測定可能な量との関係を利用することが重要であると学んだ。ペットボトル1本を作るためのエネルギーをスマートフォンの充電回数に換算して考えることで、エネルギーの大きさをより実感できた。さらに、私たちが日常的に利用しているプラスチック製品の製造には多くのエネルギーが必要であるため、使い捨てを減らし、リサイクルを積極的に行うことが資源の節約だけでなくエネルギー消費の削減にもつながると考えた。
A.設問3 「1.量と単位－自然界を測るものさし－」 【講義の再話】 講義では、自然界の現象を正確に比較して説明するためには、量を数値と単位で表す必要があることを学びました。長さ、質量、時間、電流、温度、物質量、光度は国際単位系の基本単位であり、面積、体積、速度、力、仕事、電力、電圧などは基本単位から組み立てられる組立単位です。また、測定値には必ず誤差が含まれるため、有効数字や測定精度を意識する必要があります。 【発表の要旨】 発表では、単位を統一することが科学や工学で重要であるとまとめました。同じ現象でも単位が異なると数値だけでは比較できませんが、SI単位にそろえることで計算やデータの共有が容易になります。特にエネルギー、電圧、電流などは単位の関係を理解すると、電気化学の現象を定量的に考えられます。 【復習の内容】 復習では、基本単位と組立単位の関係、接頭語、単位換算、有効数字について確認しました。計算では数値だけを扱わず、式の両辺の単位が一致しているかを確認することが大切です。今後は測定値を扱うとき、値の大きさだけでなく、単位、誤差、精度にも注意します。
A.(1)エネルギーとは、目に見えないものである。客観的に実在する・存在を証明できるものが化学の対象となるため、計測して量を数値化するなどして存在を証明することが必要である。化学反応の基本は加熱・加圧であり、温度や圧力といった数値はどれも長さの単位で表現することが可能である。熱機関やタービンを用いて熱エネルギーや運動エネルギーを電気エネルギーへ変換することで、我々はエネルギーを目に見える電気という形で扱っている。化石資源の消費に伴う環境負荷や、再生可能エネルギーの活用など、生活を支えるエネルギー資源には持続可能な利用という課題がある。 (2)ワークショップ課題として、「1キロワットアワーで作れるモノ」というテーマで調査を行った。グループ名はなく、共著者は荒川琴音、岡崎なな子、佐野愛莉で、私はグラフィカルアブストラクトを作成した。工業製品には電線を選び、1キロワットアワーででのくらいの量の電線ができるのか調査した。材料は銅で必要電力は約280kWh/t、1キロワットアワーでは約3.57kgの生産が可能であると計算できた。 (3)授業の復習として、エネルギー資源の枯渇問題・二酸化炭素削減に向けた現状と展望について調査を行った。現状、火力発電への依存度を下げるため、太陽光や風力などの再生可能エネルギーの主力電源化と、安全性を最優先した原子力の再活用が進められている。展望として 水素・アンモニア混焼発電などの次世代技術を導入し、カーボンニュートラルの達成を目指すことが求められる。脱炭素化を進める上では、蓄電技術の確立や、電力の安定供給・経済性・安全性のバランス維持が重要となると考えられる。
A.①【講義の再話】 目に見えないエネルギーなどの自然現象を客観的に認識するには、計測器を用いて「量と単位」という共通の基準を作ることが不可欠だ。例えば、長さの基準を定めれば面積が定まり、アルコールの体積変化を利用すれば温度という感覚的な量を可視化できる。さらに熱や電気といったエネルギーは、体積や電荷などの「示量変数」と、圧力や電圧などの「示強変数」の掛け合わせによって定量的に記述される。このような客観的なものさしを設定することこそが、自然現象を科学的に記述するための基本原理である。 ②【発表の要旨】 演題「1キロワットアワーで作れるもの」、グループ名リチウム、共著者は遠藤理子、福田実柚、熊井優、奈良間小柚、神山結菜、田中心優である。私はCRediTにおけるConceptualization（概念化・アイディア）の役割を担当した。本発表では1kWhという電力量の規模感を具体化するため、リチウムイオン電池を題材に選択した。電気自動車1台に搭載される電池容量（50～80kWh）の約50分の1から80分の1に相当するという比較を示し、正極材料の違いに応じた電池設計の多様性と定量的意義をまとめた。 ③【復習の内容】 講義の「量と単位」の概念に基づき、電気エネルギーの微視的・巨視的な記述について個人で考察を深めた。電子1モルが持つ電荷量を示すファラデー定数（96500C/mol）という示量変数に電圧という示強変数を掛けることで、電気エネルギー（ジュール）が算出される関係を整理した。ミクロな電荷の動きから日常で使われる1kWhというマクロなエネルギー量への発展を把握することは、エネルギー利用の可視化を論じる上で極めて有効だ。
A.1KWhで作れるものについて学んだ。1kWhの電気エネルギーで生産できるお金の量を比較すると、硬貨の材質によるエネルギー消費の違いを理解することができた。 ?軽量なアルミニウムから作られる１円玉の場合、1kWhで製造できるのは約75枚程度であった。アルミニウムは鉱石（ボーキサイト）からの精錬過程において、膨大な電気を消費するため、電気の缶詰とも呼ばれるほどエネルギー効率への依存度が高い特徴を持つ。 ?一方、銅をベースにした十円玉（青銅）や百円玉（白銅）などの金属は、製錬や鋳造における熱・電力のコストが大きく異なっていた。銅主体の硬貨は金属としての密度が高く製造プロセスも複雑だが、アルミニウムほどの極端な電気エネルギー消費はない。このように、自分達が日常的に使っている硬貨には、材質ごとの特性に応じたエネルギーの投入が存在しており、普段の1円のエネルギーという視点から再発見きた。
A.① 講義の再話 今回の講義では、「量と単位―自然界を測るものさし―」をテーマに、身近な工業製品をエネルギーという共通の尺度で捉える方法を学んだ。物の質量や体積だけでなく、それを製造するために必要な電力量を調べることで、製品の背後にある資源消費や環境負荷を具体的に理解できる。講義ではアルミニウムが例として示され、アルミニウム1トンの製造には約13,400キロワットアワーの電力量が必要であるため、1キロワットアワーでは約75グラムのアルミニウムを製造できると説明された。75グラムは、アルミ缶約5本分、一円玉約75枚分、焼肉では半人前程度に相当する。このように単位を身近な物に置き換えると、大きな数値も実感しやすくなる。また、1キロワットアワーの電力を使用すると、発電だけで約500グラムの二酸化炭素が排出される。さらに、ホール・エルー法によるアルミニウムの電解製錬では、アルミニウム1グラム当たり約2.5グラムの二酸化炭素が生じるため、75グラムを製造する場合には約190グラムが追加され、合計で約690グラムの二酸化炭素が排出されることを学んだ。 ② 発表の要旨 発表では、身近な工業製品を一つ選び、それに使用されている材料と、その材料が1キロワットアワーのエネルギーでどの程度製造できるかを調べた。私たちは、製品は完成した形だけを見るのではなく、原料の採取、材料の製造、加工、輸送、使用、廃棄までを含めて評価する必要があると考えた。例えば、アルミニウムは製造時に多くの電力を必要とし、二酸化炭素も排出するが、軽くて丈夫であり、輸送機器の軽量化や送電、容器などに幅広く利用されている。また、回収して再利用できるという利点もある。そのため、二酸化炭素を排出するという理由だけで、アルミニウムを使用した飛行機、新幹線、送電線などをすべて廃止することは現実的ではないと発表した。重要なのは、製品を単純に「環境に良い」「環境に悪い」と判断するのではなく、必要性や利便性、代替材料の有無、製造時と使用時の環境負荷、リサイクルの可能性などを総合的に比較することである。 ③ 復習の内容 復習を通して、単位は単に計算のために使う記号ではなく、異なる物や現象を比較するための重要な「ものさし」であると理解した。キロワットアワーという共通の単位を用いることで、電気、製品の製造量、二酸化炭素排出量などを相互に関連づけて考えられる。特に、大きな数値をアルミ缶や一円玉などの身近な物に換算すると、エネルギー消費を具体的に想像できるようになることが印象に残った。また、脱炭素社会を目指す際には、製品をすべて禁止するのではなく、製造方法の改善、再生可能エネルギーの利用、長期間の使用、回収とリサイクルなどによって環境負荷を減らすことが重要である。技術者には、数値や単位を正しく扱うだけでなく、その数値が社会や環境にどのような意味を持つのかを考え、分かりやすく説明する姿勢が求められると感じた。
A.①自然界の現象を工学的に扱うためには、物理量を標準化された単位で表し、定量的に評価することが必要である。質量、体積、圧力、時間、電流、電圧などは、物質やエネルギーの状態を評価するための基本的な測定量である。電気エネルギーはWh＝V×Ah＝W×hで表され、消費量や変換量の評価に利用される。ファラデー定数は電気量と物質量の関係を示す定数であり、電気化学反応の解析に用いられる。 ②身近な工業製品であるペットボトルは、主にPETというプラスチックから作られており、原料には石油が使用される。PETの製造には1kgあたり約3～5kWhのエネルギーが必要であり、1kWhでは約250gのPETを生産できる。500mLペットボトル1本の重量は約25gであるため、1kWhのエネルギーで約10本分のPETを製造できる計算になる。 ③体脂肪1kgあたりのエネルギーは約7200kcalであり、1kcal＝4184Jより約3.0×10?Jとなる。10kg減量する場合、必要な排熱量は約3.0×10?Jであり、これは1kWh＝3.6×10?Jより約83kWhに相当する。消費エネルギーをエクササイズ量に換算すると約1360Exとなる。5METの速歩を行う場合、必要時間は約272時間であり、1日1時間では約272日必要となる。平均運動強度は約305Wである。
A.(1)第一回の講義では、量と単位をテーマに、エネルギー化学の基礎や技術者・科学者の役割、エネルギーの考え方について学んだ。工学は自然科学の知識を社会で役立てるために応用する学問であり、技術者には知識だけでなく構想力や応用力が求められることを学んだ。また、エネルギーには熱・電気・光などさまざまな形があり、電力と電力量の違いを理解することが重要であると感じた。さらに、産業革命によるエネルギー利用の発展が現在の工業や社会の発展につながっていることを学んだ。 (2)演習では、1 kWhで作れるものについて調査した。イヤホンの製造を例にすると、新しいプラスチックペレットを用いる場合、1 kWhあたり約40 gの材料を製造でき、成形工程では約124 gの製品を加工できることを学んだ。一方、リサイクル材料を使用する場合は、1 kWhあたり約17 gを成形できることが分かった。この演習を通して、同じ電力量でも製造工程や使用する材料によって生産量やエネルギー効率が異なることを理解した。また、製品を製造する際には、エネルギー消費量を意識することが資源の有効利用や環境負荷の低減につながると感じた。 (3)今回の講義を通して、エネルギーを考える際には、単位や数値の意味を正しく理解することが重要であると感じた。また、電気自動車はガソリン車と比べてエネルギー利用効率が高く、今後の脱炭素社会の実現に向けて重要な技術であることを改めて理解した。今後はエネルギーの消費量や環境への影響にも関心を持ち、工学を学ぶ技術者として、エネルギーを効率的かつ持続可能に利用する方法について学びを深めていきたい。
A.（１）エネルギーは実際に目で見ることができない。したがって、見えないものを客観的にどのように証明するか研究が重ねられてきた。同じく目に見えず触れられもしないものとして人の環状などがあげられ、それらを以下に客観的に証明するかという点で共通している。そのような観点で言えば科学とは文化の一部である。 そして、目に見えないエネルギーを可視化するためには、機械を使用すればよい。それぞれのエネルギーに適した計測器を用いることで客観的に存在を証明することができる。また、エネルギーの本質をとらえるために、重さや長さといった様々な別の基準を媒介として研究がなされた。その結果、ｐV＝ｎRTという熱エネルギーと運動エネルギーを表す式や、ｎRというエントロピーを表す式が生み出された。また、エネルギーは示量因子と示強因子の積で表せるということが判明した。このようにエネルギーに対して客観的に量を示すすべが確立された。実体のないものはよくわからないものとして嫌煙されたり、レッテルを貼られ嘘が出回ってしまうケースが多々存在する。そのような事態を防ぐため、誰が見ても変わらない客観的事実に落とし込むことが重要である。 （２）佐野さん、川村さん、岡崎さんの４人グループで、私は主に調査を担当した。テーマは身近な工業製品を作るのに必要なエネルギーを計算するというもので、私たちは例として電線を選んだ。電線の材料は銅であり、これは280kWh/tである。そして1kW/hでは約0.4?0.8キログラムの銅を生成することができる。また、電線１本につき３本の銅線がより合わさっている。電線のサイズを85ｑと呼ばれる規格であると仮定し、これらをもとに必要な電気量を求めればよかったのだが、終了時間となってしまい計算することができなかった。 （３）（２）について、条件をもとに計算してみると、１ｍあたり0.64kWhのエネルギーを要することが分かった。一般的な電線は８ｍ程度であるため、８ｍでは5.12ｍの電力が必要であることになる。
A.1.銅の電解精錬について学んだ。電解精錬では、純度の低い粗銅を陽極、純銅板を陰極として電解液中で電気を流すことで、高純度の銅を得ることができる。陽極では銅が銅イオンとして溶け出し、陰極では銅イオンが電子を受け取って純銅として析出する。また、不純物は陽極泥として沈殿し、そこから金や銀などの貴金属を回収できることを知った。電気化学の原理を利用することで、限られた資源を有効活用し、高品質な材料を生産していることが印象に残った。 2. 1 kWhの電力量で、どのくらいの硬貨を製造できるのかについて考えた。硬貨の製造では、金属の溶解、加工、表面処理、刻印など多くの工程で電力が使われている。日本の硬貨は、1円硬貨のアルミニウムや、10円・100円・500円硬貨に使われる銅合金など、さまざまな金属材料から作られている。製造条件によって異なるが、1 kWhの電力でも数十枚から数百枚程度の硬貨を作ることができると考えられる。普段何気なく使っている硬貨にも、金属加工技術や多くのエネルギーが関わっていることを学んだ。 3. 今回の授業を通して、身近にある金属製品やお金にも、化学や工学の技術が深く関係していることを学んだ。特に、銅の電解精錬のように電気を利用して材料を高純度化する技術は、電子機器や社会を支える重要な技術であると感じた。また、製品を作るためには多くのエネルギーが必要であり、効率的なエネルギー利用や資源の有効活用が、これからのものづくりにおいて重要であると考えた。
A.自然界を量るものさしについて学びました。ものさしの基準として1キロワットアワーで作れるものがありました。アルミニウムの例では、アルミニウムを1トン生成するのに13400キロワットアワーが必要であり、1キロワットアワーでは約75gのアルミニウムを生成できることがわかりました。これは他の製品と比較すると、銅で3520gのようになるため、アルミニウムは非常にエネルギーを多く使用する必要がある製品であることがわかりました。1kgで7200kcalを持ち、1calは4.19Jを持ち、1kcalは1000calのため、1キロワットアワーは360万ジュールとなり、人間の製造する工業製品は莫大なエネルギーを使用、消費するものであることがわかりました。 ワークショップでは、各鉱石、鉱物がどれくらいのエネルギーを消費する必要があるのかについて発表しました。アルミニウムでは、13400kWh/tであり、1kWhで75gを生成することができ、銅では284kWh/tであり、亜鉛では3000kWh/tと、他の金属類と比較してもかなりの量のエネルギーを電力として消費する必要があることが結論として出ました。 復習では、体脂肪を1kg減らすのに必要な排熱量ジュールカロリーについて考えました。体脂肪1kgには約7200kcalが必要であるため必要な排熱量は30000000ジュールを超えるという計算結果になっていました。そのため大きな消費熱を起こさなければダイエットはできないということがわかりました。
A.(1) 第1回目の授業では、状態方程式について議論した。状態方程式は一般にPV=nRTと表し、Pが圧力、Vが体積、nが物質量、Rが気体定数、Tが温度である。これは、気体の運動エネルギー(左辺)と熱エネルギー(右辺)が等しいことを表している方程式となっている。これにより、温度から体積を求めることが可能になるのである。 (2) 私たちのグループでは、鉄の理論電解電力について調べた。鉄の理論電解電力は956 Ah/kgであり、1キログラムあたり、956Ahの電力が必要ということがわかる。ちなみにアルミニウムは2980 Ah/kgであるため、アルミニウムは鉄と比べて約3倍の電力が必要ということがわかる。 (3) 第1回目の授業で印象に残ったのは、気体の状態方程式は気体の運動エネルギーと熱エネルギーが等しいということである。気体の運動エネルギーと熱エネルギーが等しいということは、温度[K]から長さ[m]への単位換算が可能である。これによって温度とその他の条件がわかれば、体積を求めることができるということがわかった。
A.エネルギーは目に見えず、触れることもできないため、直接認知することが難しい。しかし、科学では客観的・実在的なものとして証明するために、計測器を用いて放射線などの見えないものを測定する。重さを長さや密度から求めたり、時間を長さとして表したりすることで、測定可能な形に変換することができる。ガリレオ・ガリレイは振り子の観察や実験を通して、実現主義的な科学の考え方を発展させた。エネルギーを考える際には、加熱や加圧による変化、気体の状態方程式pV=nRTなどが重要であり、pVは仕事、nRTは分子の運動によるエネルギーを表す。また、材料がどれくらいの量で作られているかを考えるためには、示量因子や示強因子、ファラデー定数などの考え方も必要になる。 グループワークでは、1kWhで作れるものについて二次電池を選んだ。リチウムイオン電池にはリチウムコバルト酸、三元系、リン酸鉄リチウムなどが使われている。電池材料であるリチウムの製造には、電池容量1kWhあたり50～80kWhの電力が必要であり、完成後に蓄えられるエネルギー以上のエネルギーを製造段階で消費していることが分かった。 ダイエットに必要な排熱量と運動強度について計算した。運動による消費エネルギーをジュールやワット、kWhに換算することで、エネルギー量と運動強度の関係を理解した。エネルギーは直接見ることができないが、数値化や計測によって評価できることが分かった。
A.① 講義の再話 量と単位は、目に見えないエネルギーや力などを数値で表し、自然界を正しく理解するための「ものさし」である。化学では、目に見えない現象を定量的に表すことで、現象を正確に説明できることを学んだ。 ② 発表の要旨 エネルギーは目に見えないが、単位を用いることで比較や評価ができる。例えば、1 kWhの電力で亜鉛約333 gを製造できることや、仕事・熱・エネルギーの関係は熱力学第一法則で表されることが紹介された。また、エントロピーなどの概念を用いることで、エネルギーの変化を定量的に理解できることを学んだ。 ③ 復習の内容 自然現象を理解するには、量と単位を用いて目に見えないものを数値で表すことが重要であることを復習した。特に、エネルギーや熱、仕事の関係を数式で表すことで現象を正確に説明できることや、化学や工学では定量的な考え方が不可欠であることを理解した。
A.
A.①量と単位の講義では現在使われている単位、主に電気の単位を扱った。身近な例でいえば電力のW[ワット]と電力量Wh[ワットアワー]があげられる。米沢キャンパスでは1日で1500kwの電力を消費している。1kWhで作れるものとして、二酸化炭素(気体)500g、溶融塩電解によるアルミニウムの精製では75gが生成できる。1世帯当たりのエネルギー消費量はガスや灯油を差し置いて電気が圧倒的に多く消費されている。 ②1キロワットアワーで作れるものについて調べた。ペットボトル約10本分が1キロワットアワーに相当することが分かった。 ③1キロワットアワーで作れるものにはどんなものがあるのか調べた。1キロワットアワーでつくれるものにはアルミ缶5本を作ることができる。ほかにもテレビ11時間分のエネルギーがあると言われている。ここで、アルミニウムが使われている新幹線や飛行機は脱炭素社会のためにやめるべきか言われれば答えはノーである。新幹線や飛行機が使えなくなれば人の移動が極端に少なくなるため、企業の経済力がなくなり、国の経済力にも大きく影響するはずである。よって私は脱炭素社会のために新幹線や飛行機、送電線をやめることには否定的である。
A. 講義では、1キロワットアワー（kWh）とは電力をどの程度の時間使用したかを表す電力量の単位であることを学んだ。単に電気の量を示すだけではなく、電化製品や設備がどれだけのエネルギーを消費するのかを考える際に重要な指標であることが分かった。また、家庭で使用する電化製品から工業用設備まで幅広い場面で利用されており、エネルギー消費を理解するために欠かせない単位であると学んだ。さらに、限りあるエネルギーを有効に利用するためには、消費量を把握し、省エネルギーを意識することが重要であると感じた。 1キロワットアワーは、普段の生活の中で意外と多く使われている身近なエネルギー量であることが分かった。また、電化製品や工業製品の使用時間などに置き換えて考えることで、1キロワットアワーが実際にどの程度の大きさなのかを具体的に理解することができた。普段は電気の使用量を意識することは少ないが、エネルギー消費を知ることで、省エネルギーの重要性や効率的に電気を利用する必要性について考えるきっかけになった。 1キロワットアワーについて学び、電力量は単なる数字ではなく、電気をどれだけの時間利用したかを表す指標であることを理解した。例えば、同じ電力量でも使用する機器の種類や消費電力によって利用できる時間が変化することが分かった。また、家庭や工場などさまざまな場所で大量の電力が消費されており、エネルギーを効率よく使うことの重要性を感じた。今後は電力の使い方を意識し、無駄な消費を減らすことが大切だと考えた。
A.①普段何気なく使う「キログラム」や「メートル」といった単位は、自然界の挙動を正しく理解するための共通の「ものさし」である。科学技術の世界では、世界中で普遍的な基準を用いるために国際単位系（SI単位系）が定められている。目に見えない電気化学現象やエネルギーの出入りも、この共通のものさしがあるからこそ、正確に数値化して比較することが可能になる。将来、私たちが新しい技術や材料を開発・評価する際、この「測る基準」がズレていては技術的な議論が成り立たない。自然界のルールを正しく記述し、エンジニア同士で共有するための共通言語、それが「量と単位」という先人たちの知恵である。 ② 「1キロワットアワー（kWh）で作れるモノ」をテーマに議論した。役割は調査を行った。グループ名はアルミ缶で共同著者は長谷部心紀、後藤瑳良、綿貫洸太、工藤琉平である。アルミニウムの新規製造には1kgあたり約13～16kWh（350ml缶約65個分）もの膨大な電力が必要である。議論では、安定供給やコスト面を重視する「新規製造の必要性」と、環境負荷を低減すべきだという「エコ重視の視点」という多角的な価値観が出された。これに対しグループとしては、リサイクル製造であればわずか3%のエネルギーで済む点に注目した。資源の利便性を享受しつつ、リサイクルによる高い電力節約効果を徹底していくことが、持続可能な社会に不可欠であるという考えに達した。 (3)ダイエットに必要な排熱量と運動強度を計算した。目標値は5 kg減量にする。脂肪1kgあたりのエネルギーは体脂肪1 kg つまり約7200 kcalである。これをジュールに変換すると1 kcal = 4184 Jより、 7200 kcal × 4184 J ? 3.01 × 10^7 J 必要な総排熱量は5 kg減らす場合 5×3.01×10^7=1.5×108 J 5×3.01×10^7=1.5×10^8Jである。よって必要な排熱量は約1.5 × 10^8Jとなる。1kWh＝3.6×10^6Jであるから、(1.5×10^8)/(3.6×10^6)=41.7kWhである。人間の運動効率を約25%とした場合、実際に運動として使われるエネルギーは約10.5kWh程度になる。これをエクササイズに換算すると、ウォーキングではおよそ170時間、ジョギングでは約70時間、自転車運動では約80時間に相当する。
A.人や物にはさまざまな価値があり、マルクスの資本論ではお金で表せる価値を交換価値と呼ぶ。この考え方により、物事の価値や損得を数値化して比較することができる。固体は重量、液体は体積、気体は圧力や体積、電気は電力量によって測定されるように、私たちは自然界のさまざまなものを量として表し、そのための単位を定めてきた。エネルギーも測定可能な量であり、電気量と物質量を結び付けるファラデー定数のような指標も存在する。また、温度や圧力、流量、液位、濃度などのプロセス変量を計測し制御することで、化学工業や発電などの大規模なプロセスが成り立っている。さらに、大気中の二酸化炭素濃度は産業革命以降の化石燃料利用によって増加し続けており、エネルギー利用と環境問題が密接に関わっていることがわかる。物理量はSI基本単位によって表され、測定値はアナログ量からデジタル量へ変換されるが、数値には必ず誤差が含まれるため、その意味を正しく理解して活用することが重要である。
A.①電力（W）と電力量（Wh）の基礎概念を、社会的価値や歴史的技術と関連づけて学んだ。電力は瞬間的な仕事率を示し、例として蒸気機関の出力について学んだ。電力量は時間を含むエネルギー量であり、1kWhがどの程度のCO?排出や物質生成に相当するかが具体的な数値で示され、エネルギーの「重さ」を理解した。また、世帯あたりの年間エネルギー消費量を電気・ガス・灯油・ガソリンの形で学び、日常生活が多様なエネルギー源に依存していることがわかった。さらに、安全や経験、やりがいなどの使用価値と給料や技術者価値などの交換価値という社会科学的視点から、技術とエネルギーが人間の価値体系と結びついている点を学んだ。 ②演題：1kWhで作れるもの グループ名：宮本班 共著者名：宮本優太、金谷康生、高村陽和、我妻凱陽、平嶺輝幸 自分が発表の創作に果たした役割はデータ整理である。イヤホンの樹脂について整理し、発表がしやすいようにまとめ、ワークショップ課題に取り組んだ。グループでは身近な工業製品としてイヤホンを挙げ、イヤホン中のプラスチック（ABS樹脂）が1kWhのエネルギーでどのくらい作れるのかを議論した。結果として、重合や形成などを含めて1kWhで125g作れることがわかった。 ③電力と電力量の違いを学んだことで、普段の生活で使うエネルギーをより具体的に捉えられるようになった。特に1kWhがCO?排出量や物質生成量に換算できる点は、エネルギー消費の背後にある環境負荷を数字として理解する機会となった。また、蒸気機関の出力を例に歴史的技術と結びつけて学ぶことで、エネルギー技術の発展が社会をどのように変えてきたかを実感した。今後は、エネルギー効率や環境負荷低減に寄与する技術を主体的に探究していきたい。
A.第1回目の講義は、エネルギー化学を学ぶ上で基礎となる量と単位について学んだ。物理量を正しく測定し共通の単位で表すことは、科学や工学の出発点である。講義では物理学や産業革命の歴史にも触れながら、エネルギーが社会の発展を支えてきたことを理解した。また、エネルギー化学は自然科学としての化学だけでなく、技術・工学としての電気化学工業の延長線上にある学問であることを学んだ。 私の班では、電力量の単位であるkWhに注目した。普段は電気料金としてしか意識しないが、1kWhは約0.5kgの二酸化炭素排出に相当し、アルミニウム製造などの工業生産とも深く関係していることを紹介した。また、エネルギーの大きさを身近な製品や価格と結び付けることで、電気の価値をより具体的に理解できることを説明した。 復習では、電力（W）と電力量（Wh）の違いを整理した。さらに、家庭や大学で利用される電力量の規模を調べ、再生可能エネルギーだけでは現在の需要を満たすことが難しいことを理解した。量を測り数値で表現することは、エネルギー問題を客観的に考えるための基本であり、今後の学習でも重要な視点になると感じた。
A. 講義の再話について、今回は、プレゼンテーションの方法についてまず扱う。プレゼンテーションは聞き手側の方を向き、言葉だけでなく、グラフや表を利用することで、わかりやすい説明を行うことが出来る。また、登壇の作法についても、お辞儀する事が大切であるとされている。他にも、SI単位系について学習した。これは国際単位系であり、統一した基準によって成り立つものである。統一されるメリットは多く存在し、作業の効率化、意思伝達の円滑さが挙げられるだろう。また、工業における単位の認識の祖語による、ヤードポンド法などの縮尺のミスによるヒューマンエラーをなくすことが出来るようになると考えられる。 班での発表の要旨について、今回は1キロワットアワーで作れるものについてであり、班名はアルミニウム、共同著者は、橋本和樹、出谷一樹、齋藤考裕、地主葵、であり、自分の役割は調査であった。今回はアルミニウムの生成量について扱い、1キロワットアワーで75gと電気を多く使用する資源であることが分かった。そのため、アルミニウムの使用については、資源を利用している事の自覚を持つ必要があると考えることが出来る。 今回の復習の内容について、減量に必要なエネルギーとパワーについてを調べた。これらには、多くの運動量を必要とし、体内に含まれるエネルギーの多さを再認識した。また、これを機にエネルギーについてを調べ、エネルギーとは、資源であり、数値であると考えた。電力のように、資源と呼べるものもあれば、数値として、定量化し、効率の向上に努めていこうとすることもできるのだと、今回を踏まえて考えた。
A.①講義の再話 今回の講義では、エネルギーを身近な単位に置き換えて考えることの重要性について学んだ。電気は目に見えないため、その大きさを実感することは難しい。しかし、kWhなどの単位を工業製品の製造や家庭で使用する電力量に換算することで、エネルギーの大きさを具体的に理解できることを学んだ。また、日常生活で何気なく使用している製品の製造にも多くのエネルギーが消費されており、エネルギーを数値として捉えることが、資源や環境問題について考える第一歩になると感じた。 ②発表の要旨 課題では、身近な工業製品としてアルミ缶を取り上げ、製造に必要なエネルギーについて考察した。アルミニウムは軽量で加工しやすく、リサイクル性にも優れた金属であるが、新たに製造する場合は約15kWhの電力で1kgしか生産できず、多くのエネルギーを必要とする。これを換算すると、1kWhで生産できるアルミニウムは約67gとなり、アルミ缶約4本分に相当する。この結果から、アルミニウムの製造には非常に多くのエネルギーが必要であることを理解した。 ③復習の内容 講義と課題を通して、普段何気なく使用しているアルミ缶にも多くのエネルギーが使われていることを知り、製品の価値をエネルギーの視点から考えることの重要性を学んだ。また、アルミニウムはリサイクルすることで、新たに製造する場合と比べてエネルギー消費を大幅に削減できるため、資源の有効利用や環境負荷の低減につながることを理解した。今後は、製品の利便性だけでなく、その製造やリサイクルに必要なエネルギーについても意識しながら、資源を大切に利用していきたいと考えた。
A.① 講義の再話 科学の本質は、目に見えず認知できないエネルギーやウイルス、放射線などを客観的に実在させることにある。長さはものさし、重さは密度や分銅、温度は液体の体積変化（長さ）へと変換して測定する。このように自然界を測る「量と単位」は科学の基盤である。ガリレオの広めた実証主義に基づき、化学反応に不可欠な加熱と加圧を評価する。状態方程式（PV=nRT）が示すように、圧力（P）や温度（T）という示強性と、体積（V）や物質量という示量性の組み合わせにより、仕事と熱エネルギーの等価性が証明される。 ② 発表の要旨 「1キロワットアワー（kWh）の電力で作れるもの」をテーマに議論した。画像を参考に二次電池（リチウムイオン電池）の製造を例に挙げると、電池容量1kWhあたりを製造するために、実際には約50～80kWhもの膨大な電力が投入されている。材料にはリチウムコバルト酸や三元系、リン酸鉄リチウムなどが用いられるが、製品として蓄えられるエネルギー量に対して、製造時に必要となるエネルギー（仕事）が非常に大きいという実態が浮き彫りとなった。 ③ 復習の内容 本講義を通じて、目に見えないエネルギーや工業技術の基礎を「量と単位」という共通のものさしで客観的に捉える重要性を学んだ。電気化学や最新工業化学の視点から、化学反応におけるエネルギーの変換効率や、製造プロセスに投入される仕事の可視化について理解を深めることができた。
A. 本講義では、STEAM教育について触れた。STEAM教育とは Science（科学）Technology（技術）、Engineering（工学）、Art（芸術)、Mathematics（数学）のそれぞれの単語の頭文字をとったもので、それを統合して学ぶ教育のことである。この教育では、教科横断により問題解決力や創造力、協働性を育て、実践的なプロジェクトや探究学習を通じて知識を応用する力を重視する教育である。そして、この教育をすることで、昨今に必要な思考力や表現力を育てる教育方針として学校などで導入が進んでいる。 発表をするための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インターネットで調査した。この調査によって、プラスチックのボトル20~50本が作れ、アルミ80~100gが作れ、水素20~30gが作れることがわかった。 復習では、ガイダンスで行った。授業方針や点数の付け方について復習した。本授業ではテストがないため、出席と課題提出が重要であるということが確認できた。
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A.①自然界のさまざまな現象を数量化するための「量」と「単位」についての講義であった。エネルギーは目に見えないため直接観測することはできないが、計測器を用いて長さや体積、時間、温度など測定可能な量に変換することで客観的に評価できる。例えば、密度を利用して重さを求めたり、アルコール温度計では液柱の長さから温度を測定したりする。また、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についての式である。 ②「1キロワットアワーで作れるモノ」というテーマについて、菊地真結、四垂蒼羅、三浦夢衣、山口柚佑理で考えた。1kWhの電力量で製造できるものについて調査した結果、1kWhの電力を用いると約75gのアルミニウムを製造できることが分かった。普段何気なく使用している電気も、工業製品の製造には欠かせない重要なエネルギーであることを理解した。また、製造には多くの電力が必要であるため、エネルギーを効率よく利用することの重要性について考察した。 ③今回の講義を通して、目に見えないエネルギーも、適切な単位や計測方法を用いることで客観的に評価できることを学んだ。科学では現象を数値化することで比較や再現が可能となり、新しい技術や理論の発展につながっている。また、理想気体の状態方程式やエネルギー保存の考え方は、化学反応や熱力学を理解する上で基本となるため、今後の専門科目でも重要になると感じた。普段何気なく使っている電気も数値として捉えることで、その価値や限りある資源であることをより意識できるようになり、エネルギーを無駄なく利用する姿勢を大切にしたいと思った。
A.エネルギー化学の第1回では、エネルギーとは何かという基本的な考え方について学んだ。私たちが普段使用している電気や熱、運動エネルギーは互いに変換することができ、その流れを理解することがエネルギー化学の基礎であることを学んだ。また、1kWhというエネルギー量がどの程度なのかを身近な例で考え、エネルギーの大きさを具体的にイメージすることの重要性について理解した。さらに、理想気体の状態方程式や熱エネルギーと運動エネルギーの関係についても説明があり、化学とエネルギーの結び付きを学んだ。 発表では「1キロワットアワーで作れるモノ」をテーマに調査を行った。1kWhは1000Wの電力を1時間使用したときのエネルギー量であり、このエネルギーを利用するとアルミニウムや鉄など様々な物質を製造できることを知った。特に鉄では約1kg当たり956Ahの電気量が必要であることを用いて計算し、エネルギーと物質生産の関係について理解を深めることができた。 今回の講義を通して、普段何気なく使っている電気には具体的なエネルギー量があり、その量から実際に作れる製品を考えることで、エネルギーをより身近に感じられた。今後はエネルギーの単位や変換の仕組みを正しく理解し、工業製品の製造や発電との関係についても意識して学習していきたい。
A.①講義では、自然界の現象を正しく理解し、工業製品の品質を管理するためには、「量」と「単位」を正確に扱うことが重要であると学んだ。長さ、質量、時間、温度などの基本量は国際単位系（SI）によって統一されており、共通の単位を用いることで世界中で同じ基準による測定や評価が可能となる。また、測定には必ず誤差が生じるため、測定器の精度や有効数字を考慮しながらデータを扱う必要があることを理解した。正しい測定は品質管理や科学技術の基礎となる重要な技術であることを学んだ。 ②発表では、日常生活や工業製品における量と単位の活用例について説明した。食品の内容量表示やガソリンの容量、電気料金の使用電力量など、身近な製品でも質量や体積、電力量が適切な単位で表示されていることを紹介した。また、計量器の精度や校正が品質管理に大きく関係しており、誤差を小さくするための工夫が重要であることを説明した。さらに、測定結果を統計的に評価することで、製品の品質や信頼性を客観的に確認できることを学んだ。 ③復習では、SI基本単位と組立単位、有効数字、測定誤差について講義資料や教科書を用いて確認した。また、クッキングスケールを使用して食品の質量を測定し、測定値の平均値や標準偏差を求めることで、測定結果にはわずかなばらつきが生じることを理解した。さらに、表計算ソフトを用いて測定データを整理し、品質表示との比較を行うことで、測定データを統計的に処理する方法を学んだ。今回の復習を通して、正確な測定と適切な単位の使用が品質管理や科学技術を支える基本であることを改めて理解した。
A.[講義の再話] 時間や重さを長さに単位変換することを学んだ。1kWhのエネルギーでどのくらいの製品ができるかを調べ、ペットボトルを例にとると、ペットボトルは、ポリエチレンテレフタレートを材料としている。ポリエチレンテレフタレートを1kg生産するのに必要なエネルギーは、ポリエチレンテレフタラートを作るのに約2.0?4.0kWh、ペットボトルに成形するのに約0.5?1.0kWhかかる。よって合計は約4.0kWhかかることが分かる。500mLペットボトルは約20?25gであるため、1kWhのエネルギーで約10?12本分生産できる。 理想気体の状態方程式であるpV=nRTの左辺は運動Eで右辺は熱Eを表しており、体の圧力や体積、温度の関係がエネルギーと深く関係している。 [発表の要旨] ポリエチレンテレフタレートを1kg生産するのに必要なエネルギーは、ポリエチレンテレフタラートを作るのに約2.0?4.0kWh、ペットボトルに成形するのに約0.5?1.0kWhかかる。よって合計は約4.0kWhかかることが分かる。500mLペットボトルは約20?25gであるため、1kWhのエネルギーで約10?12本分生産できる。 [復習の内容] ペットボトル1本を作るエネルギーでスマホを何十回もフル充電できるくらいの電力が使われていた。エネルギーをkWhという単位だけで見ると実感しにくいが、ペットボトルの本数やスマートフォンの充電回数など身近なものに置き換えることで、その大きさを具体的に理解できる。私たちは日常生活の中で多くのプラスチック製品を利用しているが、その製造には資源だけでなく多くのエネルギーも必要である。そのため、使い捨てを減らし、リサイクルを積極的に行うことは資源の節約だけでなく、エネルギー消費の削減にもつながる。
A.（１）講義内容の再話 本講義では、目に見えない電気を理解するために、パワー（電力・W）とエネルギー（電力量・Wh）の概念を明確に区別し、1kWhという電力量をCO2排出量やアルミニウム生産量といった具体的なモノや価格と結びつけてイメージさせるアプローチを取った。 （２）ワークショップ課題の発表要旨 ワークショップでは、ポリエチレンテレフタレートの生産に必要なエネルギーについて協議した。協議より、１kwhで500mLペットボトルを10?15本製造可能であることが分かった。 （３）復習 電気化学工業から発展したエネルギー化学は、電気や熱などのエネルギーで物質を創り出す工学領域である。学問の歴史的背景から実社会での応用、さらには価値基準の考え方までを幅広く網羅し、自然界を客観的に測定・評価するための「ものさし」を身に付けることが大切である。
A.①講義の再話 科学において対象となるものは、感情や恐怖といった主観的なものではなく、客観的に実在し数値として測定できる現象である。ガリレオ・ガリレイに始まる近代科学では、時間や長さ、質量などを定量的に測り実験によって実証することが重視されてきた。熱や運動、気体の状態変化（PV = nRT）といったエネルギー現象も同様であり、目に見えないエネルギーの挙動を単位や定数を用いて可視化することが不可欠となる。 ②発表の要旨 演題「1キロワットアワーで作れるもの」、グループ名「リチウム」、共著者（神山結菜、遠藤理子、福田実柚、熊谷優、奈良間小柚、田中心優）、私の役割「Conceptualization」。本ワークショップでは、身近な製品であるリチウムイオン電池に着目し、その製造にかかるエネルギーについて議論を行った。容量 1 kWh の電池を製造するには約 50?100 kWh もの莫大な電力が必要とされ、エネルギーを蓄える装置そのものを創出するために大きなエネルギーコストがかかっている現状と、製造プロセスの効率化が重要であるという共通認識をグループ全体で共有した。 ③復習の内容 復習として「1 kWh の電力で作れるモノ」および「減量に必要なエネルギー量の計算」の演習に取り組んだ。 1 kWh の製造電力で作れる電池容量はわずか 0.01 ? 0.02 kWh（スマホ1台分程度）に留まることを数値で確認した。また、体重 50 kg の人が 5 kg 減量する場合、約 36000 kcal（? 42 kWh）の消費が必要となり、ジョギング（7メッツ）では約110時間を要することを算出した。日常の現象をエネルギー単位に換算することで、その定量的把握に関する理解を深めることができた。
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A.①講義の再話 講義では、自然界の現象を正確に理解するためには「量」を数値で表し、共通の「単位」で測ることが不可欠であると学んだ。メートルや秒、キログラムなどの基本単位は国際的に定められ、科学の共通言語として機能している。特にSI単位系の整備により、異なる分野でも一貫した測定が可能となり、エネルギーや物質の比較が容易になった。単位は単なる記号ではなく、自然を客観的に捉えるための「ものさし」であることを理解した。 ②発表の要旨 発表では、量と単位の統一が科学技術の発展に果たす役割を中心に述べた。単位の不統一は誤差や事故を招く要因となるため、国際的な標準化が重要であると強調した。メートル原器から光速度による定義への変遷を例に、自然の不変量を基準にすることでより精密な測定が可能になったことを説明した。また、単位の理解は物理だけでなく化学や生物にも共通する基礎であり、科学の信頼性を支える根幹であるとまとめた。 ③復習の内容 復習では、量と単位の関係を「自然を数値で表すための約束」として整理した。単位は人間が定めた基準だが、その背後には自然の法則が存在する。例えば、エネルギーの単位ジュールは力と距離の関係を示し、物理量の意味を具体的に理解する手がかりとなる。単位換算や桁の扱いを誤ると結果が大きく変わるため、正確な単位操作が科学的思考の基本であると再確認した。量と単位は、自然を測り、理解するための普遍的な道具である。
A.本講義では、「量と単位－自然界を測るものさし－」をテーマとして、私たちが自然現象や物質を理解するためには、量を正しく測定し、それを共通の単位で表現することが重要であると学んだ。長さ、質量、時間、エネルギーなどの物理量は、科学技術の基礎であり、異なる人や地域でも同じ基準で情報を共有するために国際単位系（SI単位）が用いられている。また、日常生活で使われるエネルギー量や消費電力を具体例として取り上げ、単位を用いることで物事を定量的に評価できることを学んだ。 私の発表では、ペットボトルの製造に必要なエネルギーと人間の活動エネルギーを比較した。ポリエチレンテレフタラート（PET）の生産には約3?4 kWh/kgのエネルギーが必要であり、500 mLペットボトル1本（約20?25 g）に換算すると、1 kWhのエネルギーで約10?15本分のペットボトルを生産できることが分かった。また、体重60 kgの女性の安静時代謝を計算すると約60 kcal/hであり、これは約0.069 kWh/hに相当する。このエネルギー量を30分で消費すると約138 Wとなり、およそ2 METsの運動強度、すなわちゆっくりしたウォーキング程度の活動で達成できることを示した。 今回の講義を通して、エネルギーという言葉を単なる数値ではなく、身近な活動や製品と関連付けて理解することの重要性を実感した。これまでkWhやJ、kcalといった単位を別々のものとして捉えていたが、単位換算を行うことで互いの関係を理解できた。特に、ペットボトルの製造に必要なエネルギーを人間の運動量と比較したことで、工業製品の生産には想像以上に多くのエネルギーが投入されていることが分かった。今後は、日常的に使用している製品やエネルギー消費についても、量と単位を意識しながら考え、環境負荷や資源利用について理解を深めていきたい。
A.1キロワットアワーで作れるものについて学んだ。1 kW（キロワット）の電力を1時間（hour）使い続けたときのエネルギー量が1 kWhである。 アルミニウムの1キロワットアワーで作られる量を調べた。1キロワットアワーで作れる量は約75gである。1tあたりだと13400キロワットアワーが必要になる。
A. 第1回の講義では、エネルギーは目に見えず直接認知できないものだという話から始まった。ウイルスや放射線も同じように見えないが、機械を使えば測定できるので科学の対象になると説明された。一方で、感情や噂のように客観的に確かめられないものは科学とは区別される。また、見えないものに対して人は不安や誤解を持ちやすく、それが差別につながることもあると学んだ。さらに、ガリレオが観察と実験を重視して科学を発展させたことや、温度を温度計で測るように見えないものを数値で表すことの大切さも理解した。 銅の製造に必要なエネルギーについてグループで話し合った。私たちは、身近な工業製品としてスマホの充電ケーブルを取り上げ、その中に使われている銅について調べた。銅は電気をよく通すため重要な材料だが、作るのに多くのエネルギーが必要で、1kgあたり約50kWhかかることが分かった。そこから計算すると、1kWhでは約20gしか作れず、思っていたより少ないと感じた。この結果から、新しく作るよりもリサイクルが大切だという意見でまとまった。 復習では、エネルギーと物理量の関係についてもう一度整理した。特に、圧力や体積、温度の関係でエネルギーが考えられることが印象に残った。pV=nRTの式を使うことで、圧力を上げると沸点が上がる理由も理解できた。また、銅の製造に多くのエネルギーが必要なことから、普段使っている製品の裏でも大きなエネルギーが使われていると実感した。これからは身近なものでもエネルギーとの関係を意識して考えていきたい。
A.「1.量と単位－自然界を測るものさし－」について、（１）電力とは、電気回路において単位時間あたりに消費される電気エネルギーの大きさのことで、電気がどれだけの仕事をするかを表す指標であり、ワット（W）またはキロワット（kW）が使われる。直流回路における電力Pは、電圧V（ボルト）と電流I（アンペア）の積で表される。電力量は電力（W）に、それが消費された「時間（h）」を掛け合わせたもので、実際に使った「電気エネルギーの総量（仕事の量）」で電気料金の計算などに使われる。 （２）発表要旨について、1キロワットアワーで作れるものであり、グループ名は大屋健太郎、グループに属した人は明石真衣、山田結介、古川智之、大屋健太郎、越須賀太陽であった。役割としては、概念化・調査を行った。亜鉛1トン製造するのに3000キロワットアワーと書いてあります。つまり、1キロワットアワーでは、33ｇということになります。これは、5円玉を20枚に相当します。また、脱炭素社会へ向けて、飛行機などをやめたりするのは、私たちの生活には欠かせない工業製品なので、脱炭素に向けるには、違う方法で達成していくのではないかと考えました。 （３）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、5㎏を目標値として排熱量を計算すると、脂肪は1gあたり9kcalで水分を20％含んでいるので、7.2kcalとする。そして、燃焼に必要なエネルギーは5000×7.2=36000kcal。これをジュールに換算するには、36000×4184=150624000J。よって、150,624,000Jが必要となり、これはスマートフォンを約3000回充電することができる。 150,624000÷3,600,000=41.84kWh 自分の体重を60kgとすると、ランニング4分を行うと、 15×(4/60)×60×1.05=63kcal。 kWhに換算すると、63×4,184÷3,600,000=0.073kWh/Ex。 5kgの減量に必要なエクササイズ数は、41.84÷0.073＝573エクササイズとなる。 期間を1日1時間、90日で計画すると。41.84÷90=0.465kWhとなる。 必要な運動強度は、465W。 メッツの単位に換算すると、465÷60÷1.05=7.4METSとなる。
A.１）量と単位－自然界を測るものさしについて、昔の人たちは、作物の重さを測る「秤（はかり）」や、土地の「広さ」、そして「時間」を測る時計といったものさしを作ってきた。 そして17世紀から19世紀にかけて、ガリレイやニュートン、ファラデー、ジュールといった先人たちが、目に見えない力や熱、そして「電気」を測るための新しいものさしを作り出したんだ。電気って目に見えないし、直接触ることもできないでしょう？だからこそ、計器を使って数式や数値に落とし込む「ものさし」が必要だった。そのおかげで僕たちは今、エネルギーを科学や技術として扱えている。ここでよく混同されがちなのが、「エネルギー」と「パワー」の違い。エネルギーは「仕事の全体量」を表す量なんだ。パワーは「どのくらいの勢い・速度で仕事をするか」という能力や勢いを表すもの。この2つは似ているようで全く違うものさしだから、技術者として現場に出たときは絶対に間違えちゃいけない基本なんだ。そしてもうひとつ面白かったのが、マルクスの資本論にも通じる「価値」の考え方。モノや概念には「使用価値」と「交換価値」の2つがあるんだよ。使用価値：安全、信頼、愛、あるいは自分で苦労して学んだ授業の経験や論文のように、「お金では買えない、本質的な役立ちやすさや体験」のこと。交換価値：商品、特許、保険のように、「お金に換算して取引できる価値」のこと。技術や工業製品って、特許や製品として「交換価値（お金）」に変換されることが多いけれど、その根底には人間や社会を豊かにする「使用価値」が眠っている。目に見えない自然現象をものさしで測り、エネルギーとパワーを正しく理解し、単に交換価値を追うだけじゃなくて本質的な使用価値を生み出していくと考える。 ２）本発表はグループ名未記入、グループ共著者名、福島さん、小林さん、斉藤さん、石沢さんで自分の役割はデータキュレーションでした。ポリエチレンテレフタラートに生産に必要なエネルギーは3~4 KW?h/kgであり1 KWで500mlのペットボトル10から15本生産可能であるとわかった。 3) ダイエットに必要なエネルギーとパワーを計算した。運動で消費したエネルギーはエネルギー = パワー × 時間で表せます。つまり エネルギーJ（ジュール）、パワー：W（ワット）、 時間：秒で表せることができ、パワーはP = W / t（仕事 ÷ 時間）で計算できることを学んだ。
A.①講義では、量と単位の基本について学び、エネルギーや電力の単位であるW（ワット）やkWh（キロワット時）の意味を理解した。また、日常生活で消費されるエネルギーを具体例を用いて学び、エネルギー量とものづくりの関係について考えた。 ②発表では、イヤホンに使用されるプラスチック（PET）の成形に必要なエネルギーについて説明した。新品材料では1kWhで約40g成形でき、成形までに約124g必要となる。一方、リサイクル材料を用いる場合は1kWhで約1.7kg成形できるため、省エネルギーで環境負荷の低減につながることを紹介した。 ③ガイダンスを聞き、グループワークなど人とのコミュニケーションを通して理解を深めたいと思った。
A.①今回の講義では、米沢高等工業学校から山形大学工学部へと続く学問体系の変遷を通して、工学が社会に根ざした応用科学であることを学んだ。電気化学工業は電気を使って物質を生み出す技術であり、エネルギー化学工業は熱・光・動力など多様なエネルギーを利用して物質を創る学問として位置づけられる。講師は「学問は先人から学び、社会に還元する営みである」と述べ、知識の継承と応用の重要性を強調していた。 ②発表では、図書館分類法をもとに工学と理学の違いを整理した。理学は自然の原理を探求する学問であり、工学はその原理を社会に役立てる技術へと転換する体系である。電気化学工業は工学の中でもエネルギー利用の基盤を担い、再生可能エネルギーやスマートグリッドなど現代技術に直結する分野であることを確認した。学問の分類を理解することは、自分がどの立場で社会に貢献するかを考える手がかりになる。 ③講義を通じて、技術者とは単に知識を持つ人ではなく、社会課題を構想力で解決する実践者であると理解した。科学者が原理を発見し、技術者がそれを応用して新しい価値を生み出す。電気化学やエネルギー化学はその橋渡しを担う分野であり、持続可能な社会の実現に欠かせない。知識を「使う力」として磨くことが、工学を学ぶ意義だと感じた。
A.① 授業の再話 今回の授業では、エネルギーと生活の関わりについて学び、特に電力の単位であるワット（W）やキロワットアワー（kWh）の意味について理解を深めた。ワットは電力の大きさを表す単位であり、キロワットアワーは電力を一定時間使ったときのエネルギー量を表す単位であることを学んだ。また、家庭で使われているさまざまな電化製品の消費電力を例に挙げながら、日常生活ではどのくらいのエネルギーが使われているのかについて考えた。さらに、電気料金は使用したキロワットアワーによって決まることや、無駄な電力を減らすことが省エネルギーにつながることも学び、身近な生活とエネルギーとの関係を知ることができた。 ② 発表の内容 グループワークでは、「1キロワットアワーで作れるもの」をテーマに調べ、発表を行った。1kWhは3600kJのエネルギーに相当し、このエネルギーを利用すると、ご飯を約10合炊くことや、電気ケトルで約30?40Lのお湯を沸かすことができる。また、ゆで卵を約80?100個作ることや、カップラーメン約40?50杯分のお湯を用意できることも分かった。普段は数字だけで見ていた1kWhという単位を、実際にできることへ置き換えて考えることで、エネルギーの大きさをより具体的にイメージすることができた。 ③ 復習 今回の授業では、これまで何となく理解していたキロワットアワーという単位について、具体例を通して学ぶことができたため、とても分かりやすかった。普段の生活では電気を当たり前のように使っているが、その裏では多くのエネルギーが消費されていることを改めて実感した。また、1kWhでできることを知ることで、電気の使い方を見直すきっかけにもなった。今後は使っていない部屋の照明を消したり、家電の使い方を工夫したりするなど、省エネルギーを意識した生活を心掛けたいと思った。また、限りあるエネルギー資源を大切にし、環境への負荷を減らすためにも、一人ひとりが日頃から節電を意識することが重要であると感じた。
A.① 今回の講義では、エネルギーを身近な単位に置き換えて考えることの重要性について学んだ。電気や熱エネルギーは目に見えないため、その大きさを実感することは難しいが、kWhなどの単位を工業製品の製造や家庭で消費する電力量に換算することで、エネルギーをより具体的に理解できることを知った。また、日常生活で当たり前のように利用している製品の製造には、多くのエネルギーや資源が必要であり、その背景にはさまざまな製造技術が支えられていることを理解した。エネルギーを数値として捉えることで、省エネルギーや資源の有効利用、さらには環境問題について考えるきっかけになると感じた。 ②鉄は75ｇで金は2?3ｇであった。 ③ 講義と課題を通して、普段何気なく使用しているアルミ缶にも多くのエネルギーが使われていることを改めて理解した。特に、アルミニウムは新たに製造する際には大量の電力を必要とする一方で、リサイクルを行うことでエネルギー消費を大幅に削減できることを学んだ。このことから、資源を繰り返し利用することは、限りある資源の有効活用だけでなく、二酸化炭素排出量の削減や環境負荷の低減にもつながる重要な取り組みであると理解した。今後は、製品の利便性や価格だけを見るのではなく、その製造や再利用に必要なエネルギーにも目を向け、リサイクルや省エネルギーを意識した行動を心掛けるとともに、持続可能な社会の実現に貢献できるような考え方を身に付けていきたい。
A.第1回の講義「量と単位―自然界を測るものさし―」では、自然界の現象を正しく理解するためには、長さ・質量・時間・温度などの物理量を共通の基準で測定し、SI単位を用いて表すことが重要であると学んだ。また、測定には必ず誤差が伴うため、有効数字や単位の扱いを正しく理解することが科学や工学の基礎であり、実験や研究において欠かせない知識であることを再確認した。 発表では、量と単位は日常生活だけでなく工業や研究の現場でも重要な役割を果たしており、単位の違いや換算ミスが大きな事故や損失につながる可能性があることが紹介された。また、エネルギー化学の分野では、エネルギーをジュール（J）やキロワット時（kWh）で表し、燃料の発熱量や発電効率、化学反応のエネルギー変化を比較・評価するためにも、正確な量と単位の理解が不可欠であることが説明された。 今回の復習を通して、量と単位は単なる計算上の決まりではなく、実験結果やエネルギーの利用効率を客観的に評価するための共通言語であると理解した。エネルギー化学では、わずかな測定誤差や単位の間違いが計算結果や評価に大きく影響するため、今後の実験やレポートでは有効数字や単位を意識し、正確なデータの取り扱いを心掛けたい。
A.① 講義内容の再話 今回の講義では、自然界の現象を定量的に理解するための「量」と「単位」の基本概念を整理した。まず、長さ・質量・時間といった基本量がどのように定義され、国際単位系（SI）として体系化されているかを確認した。続いて、派生量である速度・力・エネルギーなどが、基本量の組み合わせとして表されることを示し、物理量の次元解析が計算やモデル化において重要な役割を果たすことを説明した。また、測定値には必ず誤差が伴うことを踏まえ、桁数・有効数字・測定精度の扱い方を学び、科学的記述における「再現性」と「比較可能性」の重要性を強調した。 ② ワークショップ課題の発表要旨 ワークショップでは、身近な現象を「量と単位」の観点から整理し、複数の物理量を関連づけて説明する課題に取り組んだ。発表では、まず選んだテーマ（例：歩行速度、家電の消費電力、身の回りの力の大きさなど）の背景を述べ、観測した量をどの単位で表すべきかを検討した。次に、測定方法と得られたデータを示し、有効数字や誤差の扱いを踏まえて値の信頼性を評価した。最後に、複数の量の関係（例：力＝質量×加速度、電力＝電圧×電流）を用いて現象をモデル化し、単位体系を使うことで現象理解がより明確になることを示した。 ③ 復習の内容 復習では、講義で扱った基本量・SI単位・派生量の関係を再確認し、特に次元解析の考え方を重点的に整理した。具体的には、物理式が次元的に整合しているかをチェックする練習を行い、式の妥当性を判断する基礎力を身につけた。また、測定値の扱いについて、有効数字のルールや誤差の種類（系統誤差・偶然誤差）を再度確認し、レポートや実験で正しく記述するためのポイントをまとめた。最後に、日常の量（速度、電力、圧力など）を自分で計算してみることで、単位体系が生活の中でどのように使われているかを実感し、次回の講義につながる基礎を固めた。
A.（１）講義の再話 今回の講義では、エネルギーを身近な単位に置き換えて考えることの重要性について学んだ。電気は目に見えないため、その大きさを実感することは難しいが、kWhなどの単位を工業製品の製造や家庭で使用する電力量に換算することで、エネルギーの大きさを具体的に理解できることを学んだ。また、日常生活で何気なく使用している製品の製造にも多くのエネルギーが消費されており、エネルギーを数値で捉えることが資源や環境問題を考える第一歩になると感じた。 （２）発表の要旨 課題では、身近な工業製品としてアルミ缶を取り上げ、製造に必要なエネルギーについて考察した。アルミニウムは軽量で加工しやすく、リサイクル性にも優れた金属であるが、新たに製造するには約15kWhの電力で1kgしか生産できず、多くのエネルギーを必要とする。これを換算すると、1kWhで生産できるアルミニウムは約67gであり、アルミ缶約4本分に相当する。この結果から、アルミニウムの製造には非常に大きなエネルギーが必要であることを理解した。 （３）復讐の内容 講義と課題を通して、普段何気なく使用しているアルミ缶にも多くのエネルギーが使われていることを知り、製品の価値をエネルギーの視点から考えることの重要性を学んだ。また、アルミニウムはリサイクルすることで新たに製造する場合と比べて大幅にエネルギー消費を削減できるため、資源の有効利用や環境負荷の低減につながることを理解した。今後は、製品の利便性だけでなく、その製造やリサイクルに必要なエネルギーについても意識しながら、資源を大切に利用していきたいと考えた。
A.第1回の講義では、量と単位―自然界を測るものさし―というテーマのもと、化学における測定の重要性と、工業化学の位置づけについて学んだ。化学は自然科学として現象を理解する学問である一方で、工業化学はその知識を応用し、社会に役立てる技術・工学の側面を持つ。このように、同じ化学でも目的によって性質が異なることが印象的であった。また、技術を担う人材は、知識の応用と構想力を重視するエンジニア、技能を中心とするテクニシャン、そしてその中間的な役割を担うテクノロジストに分類されることを学んだ。それぞれが異なる役割を持ちながらも、ものづくりの現場では相互に連携することが重要であると理解した。さらに、STEAM教育という概念についても触れ、科学・技術・工学・芸術・数学が統合的に関わることで、新たな価値が創出されることを学んだ。 発表では、「1キロワットアワーで作れるモノ」というテーマで、エネルギーと製造の関係について具体的な数値をもとに考察した。1kWhという電力量で製造可能な硬貨の枚数を比較することで、材料や加工の違いによって必要なエネルギーが大きく異なることが分かった。例えば、アルミニウムからなる1円硬貨は75枚と多く製造できるのに対し、ニッケルや黄銅を用いた500円硬貨は5枚程度にとどまる。この違いから、材料の性質や加工の難易度がエネルギー消費に大きく影響することを実感した。また、普段何気なく使っている硬貨の背景に、多くのエネルギーが関わっていることに気づき、エネルギーの重要性を具体的に理解することができた。 復習として、量と単位の理解はすべての科学・工学分野の基礎であり、正確な測定がなければ正しい議論や技術開発は成り立たないことを再認識した。特に、エネルギーの単位であるkWhのように、日常生活と密接に関わる単位を具体的な事例と結びつけて理解することが重要であると感じた。また、工業化学においては、単なる理論の理解にとどまらず、それをどのように社会に応用するかという視点が求められる。そのためには、自分が将来どの立場で技術に関わるのかを意識しながら学ぶことが大切であると考えた。今後は、単位や数値の意味をより深く理解し、それを実際の現象や製品と関連づけて考える力を養っていきたい。
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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。
