光はほぼ一瞬にしてエネルギーを移動できる。 ではほかのエネルギーはどうだろうか? 力学エネルギーは質量の移動を伴う。 熱や物質の移動の形態は似ている。 熱は、放射、拡散、伝熱。 物質は、拡散、泳動、対流。
状態 | 備蓄 | 輸送 | ||
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モノ | 野積み(固体)、タンク(液体)・ボンベ(気体) | 拡散(🧪化学イオン、🔥熱)、対流(🧪物質、🔥熱)、 🖱 泳動(🧪イオン) | ||
エネルギー | 電池 | 送電(電気)、輻射(🔥熱、🌟光) | ||
情報 | ダウンロード・記録 | ストリーミング配信・ 通信 | ||
カネ | 預貯金 |
時間。 静的か、動的か。 ためておくか、動かすか。 平衡論か速度論か。 コンデンサか抵抗か。
形態 | |||
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対流 | 重力・動力(撹拌) | ||
🖱 泳動 | 電位勾配/ クーロン力/導電率 | 位置エネルギーを最小に | 慣性支配 |
🖱 拡散 | 濃度勾配/拡散係数 | エントロピーを最大に 拡散方程式 拡散過電圧 | 粘性支配 |
拡散と対流は、イオン移動だけでなく物質移動でも起こります。拡散はイオン移動だけでなく 熱移動でも起こります。
イオンや荷電粒子の移動には、対流、拡散のほかに泳動がある。電気泳動現象はDNAの分析などにも応用されている。
イオンの移動度から泳動速度を求めよう. エネルギー化学 ・ 工業製品への応用―バイオと光-
地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽のエネルギーは、 太陽定数と呼ばれる。 太陽定数の値は、 1.37kW/m2である。 地球表面全体で平均した太陽放射エネルギーは、0.342kW/m2で、 太陽定数の1/4にあたる。 4323.3912kJ/cm2 : 499.2624kJ/cm2 :1032641.98812cal/cm2
入射した太陽エネルギーのほとんどは、地球から放射され、地球は熱平衡の状態にある。 産業革命以降のの人類の活動による二酸化炭素濃度の上昇で、熱平衡が崩れ、温暖化が進んでいる。
入射した太陽エネルギーの0.1%が光合成に使われる。化石燃料は、この0.1%のエネルギーを何万年もかけて蓄積したものだ。
生産者によって光合成で同化されたエネルギーの半分は、被食量であり、成長量は1/5にもみたない。 食物連鎖によって一次消費者、二次消費者と続く。光合成をしない二次消費者の成長と熱排出が21%を占める。
人々は、さまざまな生活の局面で、太陽エネルギーを利用してきた。 農業における食糧生産はもちろんのこと、 灰汁抜き前の天日干し。塩田での塩づくり。
電気化学的に見た光合成について説明し、チコライド膜の役割について述べなさい。
光触媒の身近な応用例について紹介しなさい。
米沢キャンパスだけで、 1500kWもの 電力を使っています。 太陽光発電で賄えるのは、 昼間の日光があるときで、せいぜい30kW。 再生可能エネルギー の太陽光だけでは、電気が全然足りません。
スマートグリッドでは、 センサーを使って電力を計測し、 インターネットの通信を使って、 発電量を制御します。 気候 に左右されやすい再生可能エネルギーでは、余剰電力を 電池 に蓄えます。
XMLでデータ交換することもできます。
V2Hとは、 電気自動車の電池を、 住宅の電池(ESS)にリユース することです。 電気自動車の 電池容量は、 40kWh程度とすれば、住宅の電池10kWhの4世帯分に相当します。
しかし安全に リユース するには、バッテリーのインスペクションが欠かせません。
迷走する再生可能エネルギー政策の具体例を挙げ、ひとりひとりがどのようにすればよいか提案しなさい。
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銅めっき 米沢高等工業学校本館から 銀電量計を探してみよう。
アノードもカソードも銅だったら、理論分解電圧は何Vになるか?