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🔋C1 Laboratory
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明治４３年、旧米沢高等工業学校の設立―産業革命と化学工業の歴史―
先生：「
図書館
行ったことある？」
学生：「ありますよ。」
先生：「工学と理学っていうのは書棚が別なんだよ」
学生：「へえ」
先生：「
１０進分類法
で調べてみるとよくわかるけど、化学と工業化学は書棚がちがうんだ。」
はやぶさ２は、再び旅立ちました。
小惑星 KY26がどうなっているか知りたいのが、自然科学。
はやぶさ２の電池をどう作ればいいのか知りたいのが、工学。
ロケット打ち上げの高温に耐える、超合金、 ハステロイやインコネルを知っていますか？ その材料設計を担うのが工業化学です。
| 部門記号 | 説明 |
|---|---|
| A.土木及び建築 | 一般・構造／試験・検査・測量／設計・計画／設備・建具／材料・部品／施工／施工機械器具 |
| B.（一般機械） | 機械基本製図 ／機械部品類／ＦＡ共通／工具・ジグ類／工作用機械／光学機械・精密機械 |
| 👨🏫 C.（電子機器及び電気機械） | 測定・試験用機器用具／材料／電線・ケーブル・電路用品／電気機械器具/通信機器・電子機器・ 部品 ／電球・ 🚂 照明器具・配線器具・電池／家電製品 |
| 👨🏫 D.（ 自動車） | 試験・検査方法／共通部品／エンジン／シャシ・車体／電気装置・計器／建設車両・産業車両／修理・調整・試験・検査器具／自転車 |
| 👨🏫 F.（ 船舶） | 船体／機関／電気機器／航海用機器・計器／機関用諸計測器 |
| 👨🏫 G.（ 鉄鋼） | 分析／原材料／鋼材／鋳鉄・銑鉄 |
| 👨🏫 H.（ 非鉄金属） | 分析方法／原材料／伸銅品／その他伸展材／鋳物／機能性材料／加工方法・器具 |
| 👨🏫 K.（化学） | 化学分析・環境分析／工業薬品／石油・コークス・タール製品／脂肪酸・油脂製品・バイオ ／染料原料・中間物・ 染料 1 ) ・火薬／顔料・塗料／ゴム／皮革／プラスチック／写真材料・薬品・測定方法／試薬 |
| 👨🏫 L.（ 繊維）） | 試験・検査／糸／織物／ 繊維製品／繊維加工機器 |
| 👨🏫 M.（鉱山） | 採鉱／選鉱・選炭／運搬／保安／鉱産物 |
| P.（パルプ及び紙） | パルプ／ 紙 2 ) ／紙工品／試験・測定 |
| Q.（管理システム） | 標準物質／ 管理システム等 |
| R.（ 窯業） | 陶磁器 ／ 耐火物・断熱材／ ガラス・ガラス繊維／ほうろう／ セメント／研磨材・特殊窯業製品／ 炭素製品 ／窯業用特殊機器 |
| S.（ 日用品） | 家具・室内装飾品／ガス石油燃焼機器・食卓用品・台所用品／身の回り品／はきもの／ 🚂 文房具・事務用品／運動用具／娯楽用品・ 🚂 音楽用品 |
| Z | 物流機器／包装材料・容器・包装方法／共通的試験方法／溶接／放射線／マイクログラフィックス／基本／環境・資源循環／工場管理・ 品質管理 ／ 単位 |
標準化の対象にデータ、サービス、経営管理等を追加し、「日本工業規格(JIS)」 を「日本産業規格(JIS)」に、法律名を「産業標準化法」に改めました。
化学工業の製品は、kgやm3の量り売りです。 製品を作る応用化学と、プラントを作る化学工学があります。
機械工学には、自動車の エンジンなどの大きな動力を扱う、精密機械があります。 機械の製品は、例えば１台２台と数えます。
電気工学には、 エネルギーを扱う強電と、情報を扱う弱電があります。
人類は、 産業革命で、さまざまな材料を手にして飢餓から解放されるかわりに、劣悪な労働環境を受け入れました。 5 ) 同時に大気中の 二酸化炭素が増え始めました。
| 金属材料 | 非金属材料 | 複合材料 | ||
|---|---|---|---|---|
| 鉄鋼材料 | 非鉄金属材料 |
セラミックス ガラス |
高分子 🏞 ゴム |
|
|
炭素鋼
合金鋼
鋳鉄
鋳鋼
|
金・銀
・
銅
マグネシウム
ニッケル
チタン
亜鉛
|
🏞
石材
|
繊維強化プラスチック
繊維強化金属
鉄筋コンクリート
金属強化セラミックス
|
|
材料は、その材質の違いにより金属材料と非金属材料に分類されます 6 ) 。
狭い意味で、材料といったとき、常温常圧で固体の 状態の 物質を指すことがあります。
純物質としての 金属は、柔らかすぎるので、混合物の合金が使われます。広い意味での混合物の固体材料を複合材料と呼ぶことがあります。
物質は、 温度や圧力 によって、様々な状態をとります。 物質が固体、液体、気体、 超臨界流体のいずれの 状態を示した図を 状態図と言います。 分子結晶は、昇華しやすく、 イオン結晶は、融点や沸点が高いです。
真空管とガラス。ガラス工業のさかんなところからエレクトロニクスは発展した。 整流と検波に使う二極管。 増幅に使う三極管。
理科教室 電気・通信科展示室（教室）
ご協力
仁科辰夫：ブラウン管テレビ
安達義也
：クルックス管
奥山澄雄：ガイスラー管
米沢工業会：声の出演
遠藤みどり：考証
葛西聖仁：考証
Ｃ１の学生の皆様：関口 理希
黒澤 大輝
石川 智士
笹原デンキ
2024年12月4日の CO2 濃度は、 推定447ppm。 この100年間で、地球大気中の二酸化炭素の 濃度は1.4倍になった。 前史時代の二酸化炭素濃度は、280ppmでほぼ一定だった。 石炭 を使い始めた産業革命から指数的に増加を始めた。 石油を使い始めてからは指数項が加わった。
今、地球がヤバい。 脱炭素社会 には 再生可能エネルギー の活用が必須。そのためには、 電気エネルギーを 備蓄 する電池が必須なのだ。
| 時代区分 | 世相 | 🌍 ヨーロッパ | 🌍中央アジア | 🌍アフリカ | 🌎アメリカ | 🌏アジア | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 地質 |
6万年前 ホモサピエンスアフリカ出発 2万年前 氷河期 15000年前 農耕と定住 |
||||||
| 原始 |
BC.20000 ラスコー壁画 BC.3200シュメール 文字 * BC.300 アラビア 数字 * |
ローマ BC.500 🔷 仏教 |
エジプト
象形文字 メソポタミア 楔形文字 |
オルメカ文明 | 秦 | ||
| 古代 | 紙の発明と漢字（ 漢） | ||||||
| 中世 |
1455グーテンベルグの活字印刷（神聖ローマ）
宗教革命
|
◇
1604年、ガリレイ（伊）
落体の法則を発見、地動説を発表。
|
🎵 純正律から平均律へ * | ||||
|
大航海の時代－地球球体説、地動説、羅針盤の改良、
木材加工－
|
|||||||
| 近世 |
🔥
動力
💪
市民革命
|
ガウス分布
＝正規分布、ガウス（独）
1687
◇ ニュートン （英）、万有引力の法則を
発見。
ニュートン、
微分積分学
1760 ワット、
蒸気機関🚂を発明
（英）
1831ファラデー電磁誘導の法則（英）
発見
|
🎵 🎵 ◇ ピアノ | ||||
| 💪 発電 ⚡ |
1800ボルタ電堆（ボルタ、独）
1886ホール（米）エルー（仏）法 1906 ハーバーボッシュ法（独） |
1877 蓄音機 | |||||
| 通信 |
1948PCM通信
* 1957二重積分 ADC * 1949年PS版（写真製版） |
||||||
| コンピュータ |
1971 4004(4bit)
* 1976 Z80(8bit,2.5MHz) * 1978 8086(16bit,5MHz) * |
1964🇯
🇵日立製作所大型汎用
コンピュータを開発
(日)
1982 PC9801 |
|||||
| 2015 SDGs |
1999 ADSL（50.5Mbps） 2000 WiFi™ (米) |
1995 デジタルカメラ（🇯🇵日） | |||||
| 未来 |
2030 エネルギーミックス 2050 カーボンニュートラル |
||||||
地球が温暖で、人類がまだアフリカに住んでいたころ、ぼくらはすっぱだかだった。 ７万年ほど前に最後の氷河期が地球を襲ったとき、衣服を身にまとい、寒さをしのぐ知恵をもった連中だけが生き残った。 そしてその寒さをしのぐ知恵を得たことでアフリカの地を離れ、新しい天地を探し求める旅に出るチャンスを得た。 髪の毛につくアタマジラミと、衣服につくコロモジラミが、分化したのもその頃だ。 してみると衣服の着用こそ人類の文明の始まりと言えなくもない。
衣服の原料となる繊維をどこからとるか？ アフリカからそう遠くないナイル川の近くに居を構えた連中は水辺に生えている草を利用して糸を紡いだ。 ユーフラテス川の近くで砂漠を闊歩していた連中はラクダの毛を糸に紡いだ。 乾燥していたガンジス川の近くでは綿毛を使って糸を紡いだ。 遠く揚子江のあたりでは森から飛んできた蛾の繭をほどいて糸を紡いだ。
この蛾の繭をほどいて作る糸から作る絹と呼ばれる布は全く申し分のないほど素敵だった。 きらきらして軽くてなめらかで、誰もがそれに魅了された。 もっともぼくらはその糸がどんなふうに作られるのなんぞ全く知らされずに 旅商人から高値で買い取る王侯貴族の姿を見てただただうらやむばかりだった。
絹の道からヨーロッパに抜けるには地中海を通る必要があった。 旅商人がたちの交易がもたらす富が地中海辺縁に散在する港町に集中し、 何度となく争いごとが繰り返された。 その都度、争いごとを収めるための権力の集中が起こり、その平和の代償としてぼくらは高い税金を払わねばならなくなった。
勝機は常にその陳腐化から抜け出すのに有利な辺境にある。 地中海の辺境にあった国々が大西洋に向かって漕ぎ出だした。 新航路や新大陸が発見され、それまで平らだった地球が丸くなった。 そして太陽は東の地平から登って西の地平に沈むのではなく、地球が太陽の周りを回ることになった。 実はぼくらがアフリカを出発するはるか以前からそうだったのだが、迂闊なことに最近まで気づかなかったのだ。
勝機はやはりその陳腐化から抜け出すのに有利な辺境にある。 ヨーロッパの北の外れに住む富裕層に流行った衣服は、 きらきらしてすけすけで軽い衣服ではなく、ふわふわしてやわらかで暖かな衣服であった。 商売人はガンジス川の近くで取れるこのふわふわの糸の原料が欲しかった。 が、大西洋を通る必要があり、そこには地中海のはじっこの連中があたかも丸い地球は自分たちのものだという顔をして居座っていた。 あいつらを出し抜くにはできるだけ早く大西洋を駆け抜けるための最短経路を割り出す技術が必要だった。
ああやっとこの物語の一番最初たどり着いた。
産業革命。
最短の航路を割り出す正確な時計と精密な望遠鏡は思わぬ効果をもたらした。 ぼくらは物体の動きを正確に測定し、運動の本質を数式で表現できるようになった。 石炭を燃やすときに出る熱が、何をどれくらい動かせるのか計算できるようになった。 石炭を使うことで大量の 鉄ができて、丈夫な鉄の入れ物が大量に作れるようになって、 お湯を沸かした熱で糸を紡ぐことはもちろん、船さえも動かせるようになった。
人間の欲望には限りがない。 絹の道にからんで地中海に富が集中して何度となく争いが繰り返されたように 今度は列強が市場を求めて大洋に躍り出た。 ありとあらゆる人が住むところを次から次へと食い荒らしていったそのおわりに、 ついに丸い地球の反対側で門を閉ざして安眠をむさぼっていた小さな島国にその矛先が向けられた。 その小さな島国は蜂の巣をつついたような大騒ぎになった。 さんざんぱら揉めたあげくその連中は自分たちも列強の仲間に入る努力をすることを決めた。
遠くから技術者を呼び寄せ、本を買い、若者を育て、なりふりかまわず吸収しようとした。 ツケが来た。金が無い。絹を売ってなんとかしのいでいたのが危うくなった。 絹の代わりになるものは無いか？ 聞けば木材から絹の代用品ができるという。 雪深い田舎町で教鞭をふっていた一人の男がそれにかけた。 資金を集めに国中を歩き回った。 幸運な出会いがあった。 鋭いカンで金をポン出すことのできる器の大きな男との出会いだった。
「秦先生、金の心配は要りません。そのかわり必ず実用化してくださいよ。」
「もちろんです。理論的には絶対できるはずです。」
| 時代区分 | 時代 | 産業 | 政治 | 世界 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 地質 | ||||||
| 原始 | 旧石器 |
BC.20000 ラスコー壁画 BC.3200シュメール 文字 * BC.300アラビア 数字 * |
||||
| 🔷 縄文 | 磨製石器 🔷 三内丸山縄文遺跡 | |||||
| 🔷 弥生 | 鉄器 9 ) | キリスト誕生 | ||||
| 古代 | 古墳 |
紙の発明と漢字（
漢） |
||||
|
🔷
飛鳥 593 -710年 |
610雲黴日本に 製紙法を伝える 10 ) | |||||
| 👨🏫 奈良 |
万葉仮名 |
|||||
|
👨🏫
平安 |
律令体制の崩れ
武士のおこり
|
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| 中世 |
👨🏫
鎌倉 |
👨🏫 永平寺＠福井県吉田郡 | ||||
|
👨🏫
室町 |
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|
👨🏫
戦国 |
美濃紙 1590年、イエズス会によりグーテンベルグによって発明された鉛活字と木製印刷機 1600徳川家康木活字 |
1439年頃にヨーロッパで初めて活字による
印刷を行った。 アラビア数字の完成 |
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| 大航海の時代 | ||||||
| 近世 | ||||||
| ◇ 明治 |
1873
大阪造幣局で、鉛室法
硫酸
の製造
1873
第一国立銀行設立
|
富国強兵 | ||||
| ◇ 大正 |
1923関東大震災 1925ラジオ 放送 |
|||||
| （戦前） | ||||||
| （戦後） |
1964日立製作所大型汎用コンピュータを開発
1982 PC-9801 漢字 1983 ファミコン * 1984 カラー液晶テレビ 14 ) 1988 カラオケＢＯＸ *
1993高輝度青色LED量産
*
|
1957二重積分
ADC
*
1965 FFT * 1968 X線CT 1978 スペースインベーダー 1982 CD |
||||
| 👨🏫 平成 |
2001
電子マネー
2008 FTTH ,スマホ |
2000 WiFi™ * 2005 Youtube * | ||||
| 👨🏫 令和 | ||||||
黒船の到来に驚いた日本では、明治維新を成し遂げ、欧米の技術の吸収につとめた。
大量生産 のために導入された座繰り器で、製造された絹は、品質が低く、ヨーロッパでの評価が低く、 輸出商品としては、需要がなかった。 岡谷を中心として品質の改善が進んだ。
* 🔷 富岡製糸場富岡製糸場見学の記念写真をｊｐｇ形式でアップロードしなさい。
量産のために導入された座繰り器で、生産された絹は、品質が低く、ヨーロッパでの評価が低く、 輸出商品としては、需要がなかった。 岡谷を中心として品質の改善が進んだ。
*造幣局見学の記念写真をｊｐｇ形式でアップロードしなさい。
あってよかったと思った工業製品のエピソードを紹介し、その工業製品が、いつの時代に、どんな背景でどのように生まれたか、調べてみましょう。
| 自然物 | 人工物 | |||
|---|---|---|---|---|
| 工芸品 | 工業製品 | |||
| 例1：道具 | さえずる小鳥 | パイプオルガン | 🚂 ピアノ | |
| 例2：食べ物 | 魚 | 回らない寿司 | カップラーメン | |
| 例3：エネルギー | 柴 | 電気、ガス、灯油 | ||
| 作り手 | なし | 職人、技能者、クリエータ |
労働者、作業者 （※設計は技術者） |
|
| 顧客 | なし | 王侯貴族、教会、富裕層 | 市民、庶民 | |
| 歴史 | なし | 産業革命 以降 | ||
| 形態 | 献上、寄進 | 販売 | ||
| 量 | ありのまま | 丹精込めてひとつ | 工場で大量生産 | |
| 品質(Q) | ありのまま | 丹精込めてひとつ | 同じ品質、 ばらつき なし | |
| コスト(C) | ただ？ | 非売品？ | 安く、低コスト 19 ) | |
| 納期(D) | 早く、即納（店売り） | |||
| 環境(E) | 持続可能 | 保護 | 廃棄物 | |
人絹（ビスコースレーヨン）は、1918年に 米沢高等工業学校 で開発された。
人絹製造開始は、1921年(大正10年)で、この間に日中戦争が勃発（1937年）し、そして 太平洋戦争（1941年）へと時代が進んだ。 20 )
人絹製造開始は1921年（大正10年）で、この間に日中戦争が勃発（1937年）し、そして太平洋戦争（1941年）へと時代が進んだ。 22 )
人繊工業発祥の地石碑（御成山公園）米沢高等工業学校 が山形大学工学部になってから工学部には高分子、化学、機械、電気の学科があり、高分子化学（Ｈ）、材料（Ｔ）、応用化学（Ｃ）、化学工学（Ｋ）、機械工学（Ｍ）、精密機械（Ｓ）、電気工学（Ｅ）、電子工学（Ａ）の専修コースに分かれていた。 そのうち化学系には応用化学系（ Ｃ１ ：電気化学、Ｃ２：分析化学、Ｃ３：天然物、Ｃ４：石油化学）があり化学工学系（Ｋ１：流体・電熱、Ｋ２：反応工学、Ｋ３：粉体工学、Ｋ４：プロセス制御）というように それぞれの学問体系に研究室が割り振られていた。 その後、Ｃ５：合成化学、Ｃ６：無機材料化学、Ｃ７：有機材料化学の研究室が増えた。
「人絹って知ってる？」
「人権、って人間の権利？」
「ちがうちがう、
人造絹糸
、つまりビスコースレーヨンのことだよ。実際に
人造絹糸
が製造開始されたのは大正１０年ごろからだけどね、山形大学工学部の前身、
米沢高等工業学校
ではもっと前から開発に取り組んでいたんだよ。」
米沢高等工業学校本館にはさまざまな展示品がおいてあります。
重要文化財ガイドブック（案）人絹を作るのに適した木材は何か？またそれはなぜか？日本の産業革命の背景とあわせて説明しなさい。
米沢高等工業学校本館にはさまざまな工業製品が展示されています。 これらの工業製品からひとつ選び、それがなぜ必要だったか、そしてなぜ不要になったのか、議論してまとめなさい。
回答
このページは初学者が気楽に読めるように脚色されています。 実在の人物や団体、史実、用語の厳密な定義などに必ずしも忠実とは限りませんのでご了承ください。
©2024 Kazuhiro Tachibana
２０２４年１月２１日 松木健三名誉教授がご逝去されました。
