　ひとつ前のメール（０７Ａ－０６０）に戻る。０７Ａ－０６１差出人：杉山　剛英送信日：０８年２月２３日件　名：粒子概念杉山剛英＠札幌　です。　＊＊先生の情報は興味深いです。今月本校で理科研修会を開催したときに（８７名も来てくれました）私が本やインターネットを参考にして「フィンランドの理科教育」という講演もどきをしました。とっくに知られていることですが、その調べる過程で学力世界一のフィンランドの小学校理科教育に驚かされました。　まず、小学校４年までに１冊２００ページ以上ある理科の教科書を６冊やること。（もちろん選択）日本式の試験はなく、論述を求められること。そのためには正しい知識と経験が必要なので、生徒にはその材料をたっぷり与えること。生徒は「勉強する」とは言わず「読む」ということ。小学校５年で原子の構造やイオンが出てくることなどがわかり、当然だよなぁ。と思いました。日本は「粒子」概念がないまま「溶ける」ことへの考察とか気体の膨張とかやるもので、生徒の考えがとんでもない方向に行ってしまい、教師がそれを修正もしない事例が多々あると聞きました。きれいな音楽を聴かせるときれいな結晶が出来る、などという科学ではなくエハラやホンコワみたいなエセ宗教的なかんじにもなってるようです。私もごくたまに文科省の方と話す機会がありましたが、その印象は「彼らはかなり正しく現状を認識している」ということです。しかし、それが教育再生無責任素人会議やらの色眼鏡政策や不見識なトップ官僚のゴリ押しでおかしくなっているのかなぁとも思いました。小学校の理科教育の改善は急務だと思います。高校では手遅れです。９５年に教育改革をしたときフィンランドの教育相は２９才、首相は３５才。５年後のＰＩＳＡ２０００で結果を出しています。しかるに日本は・・・・　高校での○○基礎２単位×３科目必修で喜んでいる場合ではありません。２単位でどんな理科の面白さを伝えるつもりなのか。だれも話せるようにならない英語を削減して、私の高校生時代の様に３単位×４科目必修にしなければ科学技術はアジアの同胞に抜き去られると思います。０７Ａ－０６２差出人：山本　喜一送信日：０８年３月４日件　名：ネツリキ問答こんにちは、山本です。　時々、熱力学に挑戦してみようかと思うことがあります。今回はブルーバックスの「熱力学で理解する化学反応のしくみ」という本を読んで、そんな気持ちになりました。この本は、場合の数とエントロピーの関係について丁寧な解説があります。　授業も終わって期末テストの時期になり、多少余裕が出てきましたので、自分の頭で理解したネツリキを記録に残そうと思いました。これを続けるには、MLで勉強した内容を送る義務を自分に課すのが一番良いと思い、第１回目を送ることにします。　私の原稿につきあっていただける方がいましたら、間違いや勘違いなどを見つけていただければ幸いです。よろしくお願いします。１．エンタルピーのイメージ僕：ネツリキには何度か挑戦したけれど、そのたびに挫折して、なかなか極められないよ。君：いろいろな数式が出てくるし、エンタルピーとかエントロピーはイメージしにくいから、実体がつかめないんだと思うよ。なるべく頭の中に絵や図が浮かぶように解説してみようか。僕：ありがたい。是非お願いするよ。君：じゃあ、まずエンタルピーからだ。これは熱力学の第１法則だね。僕：エネルギー保存の法則というやつか。君：そうだ。どんな物質でも何らかのエネルギーを持っている。そのエネルギーを内部エネルギーＵとしよう。僕：内部エネルギーの正体は？君：物質が持っている化学エネルギーや分子の運動エネルギーなどさ。でも、熱力学では物質の状態が変わったときのエネルギーの差が問題だから、内部エネルギーの中身についてはあまり立ち入らなくてもいいと思うよ。僕：とにかくＵというエネルギーを持っているわけだね。君：物質が外からエネルギーをもらうと、内部エネルギーが増える。増えた分をΔＵとしよう。最初の内部エネルギーをＵ_１、エネルギーをもらった後をＵ_２とすると、次のようになる。　　　　ΔＵ　＝　Ｕ_２　－　Ｕ_１　　　　僕：なるほど。君：物質がもらうエネルギーは熱と仕事のことが多い。図１のように、注射器に気体を閉じこめて、この気体にエネルギーを与えるとしよう。熱を与えるには、まわりから加熱すればいい。仕事を与えるには、ピストンを押して圧縮すればいい。僕：ピストンを押すと、気体の内部エネルギーが増えるの？君：そういうことだ。圧力Ｐと体積Ｖを掛け算しよう。圧力の単位をパスカルつまりＪ／ｍ^３として、体積をｍ^３とすると、計算結果にはＪという単位がつく。だから、ＰＶはエネルギーになるわけだ。僕：なるほど。君：注射器内の気体が受け取った熱をＱ、受け取った仕事をＷとすると、内部エネルギーの変化量ΔＵはこうなる。　　　　ΔＵ　＝　Ｑ　＋　Ｗ　　・・・　① 熱力学では、注目しているものが獲得したエネルギーには＋の符号を付け、放出したエネルギーには－をつける。ここでは気体に注目しているから①のような式になるんだ。ところが、本によっては気体が外にした仕事、つまり気体が放出した仕事のエネルギーを＋Ｗとしているものがある。この場合、もらった仕事は－Ｗになるから、ΔＵ　＝　Ｑ　－　Ｗ　と書いてある。この辺も学ぶ側からすると混乱する一因になっているんだが、最近では、もらったエネルギーを＋にする書き方が増えてきた。僕：要するに、着目している物質のエネルギーが増えれば、プラスのエネルギーをもらったということだね。君：そういうことだ。ところで、気体を圧縮したときもらうエネルギーＰＶは次のように計算される。熱力学では、エンタルピーやエントロピーなどの変化量は、　　（変化後の状態）－（変化前の状態）で求める。化学反応は一定の圧力で起こることが多いので、圧力は一定のＰとし、変化前の体積をＶ_１、変化後をＶ_２とすると、気体が受け取ったエネルギーは　　　ＰＶ_２　－　ＰＶ_１　＝　Ｐ（Ｖ_２　－　Ｖ_１）＝　ＰΔＶとなる。（図２）　　　　しかし、ここで大事なことがある。気体を圧縮すると、　　　　Ｖ_２　＜　Ｖ_１　になるから、ＰΔＶの値はマイナスになってしまう。気体は圧縮されてエネルギーをもらっているから、これではまずい。そこで、－ＰΔＶをもらったエネルギーとして表す。僕：マイナスがついていても、値としてはプラスになるわけか。君：そういうことだ。それから、図を見るとピストンが押し込まれているのに圧力が変化しないのに違和感があるかも知れない。これは例えば注射器内で次のような反応が起こっていることを想定している。　　Ｎ_２　＋　３Ｈ_２　＝　２ＮＨ_３　この反応が右に進めば、全体の物質量が減って圧力が小さくなる。そして、外からの圧力Ｐで押し込まれるわけだ。僕：なるほど。それで注射器内の気体の圧力は変わらないわけだ。君：加えられた仕事は－ＰΔＶだから、①の式はこうなる。　　　ΔＵ　　＝　Ｑ　－　ＰΔＶはじめの状態の内部エネルギーをＵ_１、体積をＶ_１、変化後の状態をそれぞれＵ_２、Ｖ_２とすると、　　　ΔＵ　＝　Ｕ_２　－　Ｕ_１　＝　Ｑ　－　Ｐ（Ｖ_２　－　Ｖ_１）　　　Ｑ　＝　（Ｕ_２＋ＰＶ_２）－（Ｕ_１＋ＰＶ_１）となる。ここで、エンタルピーＨを次のように定義しよう。　　　Ｈ　＝　Ｕ　＋　ＰＶ　・・・② すると、　　　Ｑ　＝　Ｈ_２　－　Ｈ_１　＝　ΔＨつまり、エンタルピーの差ΔＨは定圧での反応熱Ｑになるわけだ。ただし、Ｑは注目している物質が獲得するときはプラス、放出するときはマイナスに定義されているから、Ｑ＞０は吸熱反応（したがってΔＨ＞０は吸熱反応）、Ｑ＜０は発熱反応（ΔＨ＜０は発熱反応）になる。僕：数式を追っていくとそうなるんだけど、やっぱりエンタルピーのイメージがわかないなあ。君：②の式から、エンタルピーの変化量ΔＨは次のようになるよね。　　　ΔＨ　＝　ΔＵ　＋　ＰΔＶ変形して、　　　ΔＵ　＝　ΔＨ　－　ＰΔＶ　つまり、物質がΔＨと（－ＰΔＶ）の仕事を獲得すると、内部エネルギーがΔＵだけ増えると読めるね。僕：圧縮される時、（－ＰΔＶ）はプラスの値だったよね。そして、ΔＨだけの熱を吸収するから、内部エネルギーの増加分は両方の合計になるわけか。じゃあ、発熱反応して、外に仕事をするときはどうなる。君：物質が外にエネルギーを出すときは、内部エネルギーが減る。つまり、ΔＵがマイナスの値になる。そして、発熱するからΔＨもマイナス、（－ＰΔＶ）もマイナスになる。また、周囲から熱をもらって仕事をする場合や、仕事をされて熱を放出する場合などもある。図にすると、次のようになるだろう。（図３）　　　　　　　　ΔH＞０・・・吸熱、ΔH＜０・・・発熱－ＰΔＶ＞０・・・仕事をされる、－ＰΔＶ＜０・・・仕事をする　　　　０７Ａ－０６３差出人：林　正幸送信日：０８年３月４日件　名：ＲＥ：ネツリキ問答こんにちは、林です。　山本さん、藤田さん、出版活動がんばっていますね。　私はこの間にゴア著「地球の掟～文明と環境のバランスを求めて」を読みました。原作ではなく、加筆され昨年出版された新装版の方です。その幅広い知性に感銘を受けました。もし８年前に彼が大統領になっていたら、米国は大きく変わっていただろうと思いました。私としては１５章「地球環境版マーシャルプラン」に加えて、３章「気候と文明の歴史」、１０章「エコノミックス（生態経済学）」、１３章「魂の環境主義」がとくに興味深かったです。　山本さん、熱力学に挑戦ですね。早速ですが、いくつか意見を書きます。 ①＜引用＞君：物質が持っている化学エネルギーや分子の運動エネルギーなどさ。でも、熱力学では物質の状態が変わったときのエネルギーの差が問題だから、内部エネルギーの中身についてはあまり立ち入らなくてもいいと思うよ。＜以上＞ピストンの中は気体が発生したり、水蒸気が凝縮したりする化学系を想定した方がよいように思います。現に後からアンモニア合成の平衡が出てきています。それから内部エネルギーの中身にはいつか立ち入った方がよいと思います。 ②＜引用＞僕：なるほど。それで注射器内の気体の圧力は変わらないわけだ。＜以上＞エンタルピーは定圧系で実際的な意味を持ちます。だから定圧系を扱うとしてしまった方が話が早いと思います。 ③＜引用＞君：②の式から、エンタルピーの変化量ΔＨは次のようになるよね。　　　ΔＨ　＝　ΔＵ　＋　ＰΔＶ変形して、　　　ΔＵ　＝　ΔＨ　－　ＰΔＶ　つまり、物質がΔＨと（－ＰΔＶ）の仕事を獲得すると、内部エネルギーがΔＵだけ増えると読めるね。＜以上＞　定圧系では、体積変化によって受ける仕事以外の受ける仕事をＷ’とすると　　　　ΔＵ＝Ｑ－ＰΔＶ＋Ｗ’ 変形して　　　　Ｑ＋Ｗ’＝ ΔＵ＋ＰΔＶ＝ ΔＨとなります。エンタルピーは内部エネルギーの増加に体積変化によって外部にする仕事を加えたものです。つまり定圧系において、どうしても受けてしまう体積変化による仕事を除いた、受ける「正味の仕事」と吸収する熱の合計は、内部エネルギーの増加にではなく、エンタルピーの増加に結びつきます。言い換えるとエンタルピーの減少だけ、系は正味の仕事と熱を与えることができます。通常の化学的変化ではＷ'はゼロですから　　　　Ｑ＝ ΔＨエンタルピーの増加が吸収する熱になります。つまり反応熱などはエンタルピーの減少になります。このように定圧系ではエンタルピーは内部エネルギーより便利な状態量になります。さらに定温系という条件が加わると自由エネルギーが登場しますが、それは次の機会にします。　私も山本さんと一緒に再勉強したいと思います。　ではまた。０７Ａ－０６４差出人：山本　喜一送信日：０８年３月４日件　名：ＲＥ：ネツリキ問答こんにちは、山本です。　林さん、早速のコメントありがとうございます。つきあっていただいて感謝します。「ピストンの中は気体が発生したり、水蒸気が凝縮したりする化学系を想定した方がよいように思います。現に後からアンモニア合成の平衡が出てきています。それから内部エネルギーの中身にはいつか立ち入った方がよいと思います。」「エンタルピーは定圧系で実際的な意味を持ちます。だから定圧系を扱うとしてしまった方が話が早いと思います。」　そうですね、最初から定圧系として、注射器の中身は化学反応が起こるものにした方がすっきりしますね。「定圧系では、体積変化によって受ける仕事以外の受ける仕事をＷ’とすると　　　　ΔＵ＝Ｑ－ＰΔＶ＋Ｗ’ 変形して　　　　Ｑ＋Ｗ’＝ ΔＵ＋ＰΔＶ＝ ΔＨとなります。」　有効仕事については自由エネルギーとの関連で書こうと思っていました。この文章では、仕事は体積変化に限定しようという前提がどこかに必要ですね。　話は変わりますが、松本さんがアルケの資料で紹介していた石川英輔さんの「大江戸エネルギー事情」や「大江戸リサイクル事情」など数冊の本も読みました。やや分厚い文庫本ですが、短時間で読めます。江戸時代は衣・食・住、そしてエネルギーの大半を植物に頼っていた時代であったこと。だから１，２年前の太陽エネルギーだけで生活していた言えること。徹底したリサイクルや節約、人間の知恵、人間の手間によって、当時としては世界的にも多人数の都市を支え、しかも衛生的であったこと、などが書かれています。これから先、石油や石炭の枯渇やゴミ問題、温暖化などを考えるとき、参考にできる本だと思います。０７Ａ－０６５差出人：山本　喜一送信日：０８年３月７日件　名：ネツリキ問答こんにちは、山本です。　林さんのコメントを参考に、エンタルピーのところを一部修正しました。そして、可逆・不可逆変化、エントロピーについて書いてみました。今回、改めて熱力学を勉強してみて、Ｑ／ＴのＱは可逆反応におけるものだということを知り、一気にエントロピーが分かってきたような気がします。大学を出てから？十年もたってこのありさまですから、情けないですね。コメントをいただければ幸いです。　　（添付ファイルは省略）０７Ａ－０６６差出人：林　正幸送信日：０８年３月８日件　名：モル熱容量などこんにちは、林です。　今年の前半は、「物質の状態」「気体状態」という２つの講座プランをつくり、関連して「物質とエネルギー」をつくり直そうと勉強しています。物質の状態は簡単そうで難しい。中学段階のくり返しではつまらないし、踏み込もうとすると自分が分かっていない。私としては３つほど課題を設定しています。ひとつは「状態は温度と圧力によって変化する」、ふたつは「状態とエネルギーを結び付ける」、みっつは「熱と熱エネルギーを説明する」です。　そんな中で１０種あまりの単純な物質について、化学便覧をひっくり返して、固体、液体、気体状態のモル熱容量（モル比熱）とモル融解熱、モル蒸発熱を調べてみました。いずれも定圧下のものです。すると次の特徴が見えました。　　　　モル熱容量の大きさは　液体＞固体（結晶）＞気体　　　　もちろん　モル蒸発熱＞モル融解熱＞＞モル熱容量　の順になる。水の例では、　　　　固体３７、液体７５、気体３７［Ｊ/Ｋ・ｍｏｌ］　　　　融解熱６０００、蒸発熱（１００℃）４０６７０［Ｊ/ｍｏｌ］です。気体に関しては、定圧熱容量は体積を圧し広げるエネルギーもあるので、定積比熱との比熱比（１.４あたり）で割ったものが内部エネルギーに関係します。だからその意味で水の場合も　固体＞気体　なのです。　つまり液体の熱運動の自由度が最大で、気体になると却って減るのです。ということは、融解熱の一部は新しく生まれる自由度に対して融点までのエネルギーを補充するために使われると考えられます（残念ながらその大きさを見積もることができません）。また逆に蒸発熱では、位置エネルギーが大きく増えますが、消滅する自由度が貯めていたエネルギーもそのために利用されることになります。この考えは正しいのか。このあたりをくわしく書いた本が見当たりません。　ではまた。０７Ａ－０６７差出人：山本　喜一送信日：０８年３月１０日件　名：ＲＥ：モル熱容量などこんにちは、山本です。　モル比熱が　液体＞気体　になる理由について、液体は気体並みの自由度を持ち、さらに位置エネルギーにも熱が振り分けられるためと考えられないでしょうか。つまり、気体ではほとんど引力がありませんので、加えられたエネルギーは並進や回転、振動などに分けられますが、液体の場合はそれらに加えて分子同士の引力に基づく位置エネルギーにも熱が回されるのではないかと思うのです。単なる思いつきで、根拠はありませんが。０７Ａ－０６８差出人：林　正幸送信日：０８年３月１４日件　名：ＲＥ：ネツリキ問答（その２）こんにちは、林です。　比熱（熱容量）については、物質の運動エネルギーだけでなく、位置エネルギーも増えると思います。現に固体でも液体でも体積膨張しますからね。水の場合、比熱は固体で３７、液体で７５Ｊ/ｍｏｌです。ちょっと差が大きすぎるようにも思えますが、分かりません。ちなみに１自由度あたりのエネルギーは、(１/２)Ｒ≒４［Ｊ/ｍｏｌ］です。固体の金属では３方向の振動の自由度は６で、どれも２４［Ｊ/ｍｏｌ］くらいです。デュロン・プティの法則ですね。また１原子分子の気体は自由度が３で、１２［Ｊ/ｍｏｌ］くらい、２原子分子の気体では２方向の回転が加わるので自由度が５になり、１５［Ｊ/ｍｏｌ］くらいとなります。それに対して液体はどうなっているのでしょうか。　エントロピーの方は、抽象論をよく目にしますが、具体例で考えるのはよいと思います。ただし例示の思考実験にはひとつ疑問があります。たとえば圧力を１／５にする場合ですが、（ピストンと）残ったおもりは位置エネルギーと運動エネルギーを得ます。このままだと体積が５Ｖ1の位置を中心に永久に上下に振動しないでしょうか。　もうひとつは、エントロピーが状態量であることが納得できる説明が必要ではないでしょうか。可逆膨張と可逆圧縮で熱の出入りが等しいだけでは、この場合は偶然にそうなるのではないかと指摘されると反論できないと思います。　四ケ浦さん、アルケ合宿の宿の確保ありがとうございます。私は参加するつもりです。　ではまた。０７Ａ－０６９差出人：林　正幸送信日：０８年３月２４日件　名：「物質とエネルギー（改訂）」が完成こんにちは、林です。１週間前には以前の職場の仲間と長野県の飯田（松川温泉）に行ってきました。雪を被った南アルプスがきらきら輝いてきれいでした。そして昨日は、これまた別の以前の職場の仲間の飲み会でした。退職すると忙しさから解放され、これまで以上に人間どうしのつながりを大切にしようと思うわけです。　さて４年前につくった講座プラン「物質とエネルギーの世界」をつくり直していたのですが、それが「物質とエネルギー（改訂）」として完成し、昨日ホームページにも掲載しました。　化学でエネルギーをどう教えるか。＜引用＞まとめると、物質は種類によって、温度によって、状態によって、それぞれ固有のエネルギーを持つ。エネルギーとは、物質をして、その種類であり、その温度であり、その状態であらしめる根源になるものである。エネルギーを持たずに物質が存在することはない。備考：深入りはしないが、物質のエネルギーは圧力によっても異なる。＜以上＞これをベースにしたいという思いはずいぶん前からあったのですが、思いが先行して生徒には納得しにくい状況でした。それが今回はかなり整理でき、スムーズに頭に入ってくるようになったのではないでしょうか。　もうひとつは熱をどう扱うかです。これは私が新任のころからの課題でした。物理学では仕事と等価の「ひとつの過程」なのです。「加熱する」は正しいが、「風邪を引いて熱がある」はまちがいです。しかし日常的な熱のイメージは後者です。この矛盾を何とか解決したい。それは「熱エネルギー」という用語です。熱エネルギーとは熱運動に関わるエネルギー（理化学辞典）です。言ってみれば、熱とは移動する熱エネルギーです。厳密には放射（輻射）も熱ですからまちがいかも知れませんが、私としては放射エネルギーは別枠で扱った方がよいと考えます。こうして「風邪を引いて（いつもより）熱エネルギーがある」は正しいのです。付随して大切なのは、エネルギーは姿を変えることです。「潜熱」という奇妙な用語がありますが、熱エネルギーを吸収してそれが位置エネルギーに姿を変えることはあるわけです。私が主張したいのは熱素説ではありませんから。　感想など寄せてもらえば幸いです。　ではまた。０７Ａ－０７０差出人：林　正幸送信日：０８年４月２日件　名：高圧の融点などこんばんは、林まさです。　愛知では今、桜が満開です。一昨日は母を車に乗せて花見に出かけ、今日は桜の下で孫たちと遊びました。　そして講座プランの方は「物質の状態」が２／３ほど形になってきました。最も重視しているのは、圧力の位置づけです。物質の状態は、温度と共に圧力によって決まってきます。その一部は次のようです。＜引用＞［２］ここで圧力を別の視点から捉えてみよう。気体や液体の内部に仮想的な箱を考える。この箱にはまわりから圧力が及んでいる。つまり箱の中の分子は圧し込められている。箱はどの部分でも考えることができる。したがって　　　　「圧力は分子が圧し込めらている程度を示す」と言える。　気体の圧力が高いとは、分子どうしが分子間の引力圏に存在することが多いことを意味する。液体の圧力が高いとは、分子どうしのすき間が少なくなっていることを意味する。いずれの場合も圧力が高いとは、分子間の引力がはたらきやすいことを意味する。＜以上＞　そこで困っているのが、高圧での二酸化炭素や水の融点のデータが見当たらないことです。いくら調べても三重点のデータしかありません。１０，２０あるいは１００ａｔｍでの融点が知りたいのです。誰か情報があったら、ぜひ教えてください。　これとは別に、友人の田中さんと共同で、「電源・デジタル表示装置」に取り組み、原理的にはうまくいくところまできました。たとえば圧力計は、これまではデータの表示はミリアンメーターを使ってきました。これを単位を含めてデジタル表示できるようにしようと言うのです。そして汎用性を持たせて、温度でも電流でも、検出部の回路を載せれば、どれでも首尾よく表示できるようにしようというアイデアです。ＰＩＣマイコンを組み込み、テンキーをつないで単位および目盛りの最大値と最小値などを入力すれば、調整ができ計測ができるようになるというわけです。圧力計に関してはボイルの法則がばっちり表示されました。さらに検出部がリニアーでない場合に、補正曲線を入力して正しく表示させようというのです。これは７月の先進科学塾「目に見えない気体を科学する」に７台製作して投入しようと準備しています。またＥＨＣでも製作講習会をしていきたいと考えています。　ではまた。０７Ａ－０７１差出人：竹野　徹美送信日：０８年４月３日件　名：ＲＥ：高圧の融点など竹野です。　林さんのQ.の意味がよくわからないのです。融点とは、1atm(1013hpa)においてその物質が融解する温度、三重点とは、固体・液体・気体が共存する状態での温度…と理解していたのですが。ただ、正式な語句かどうか不明ですが、一部で水の1013hpaにおける融点を「標準融点」という…なんていう使い方はあるようです。　また、林さんのおっしゃる「高圧での二酸化炭素や水の融点のデータ」は、状態図の融解曲線というかたちで存在しているのではないでしょうか。…そりゃそうだが…と言われそうで申し訳ございません。０７Ａ－０７２差出人：林　正幸送信日：０８年４月４日件　名：水の融点こんにちは、林まさです。　竹野さん、沸点にさまざまな圧力の下におけるものがあるように、融点もそうなっています。ただし圧力の影響は比較的小さいので、１ａｔｍ＝１０１３ｈＰａの下のものが融点として通っていることも事実です。そして三重点は、特殊な融点でもあり、かつ沸点でもあると捉えます。　やっと水の情報が得られました。それは概念図でなく、正確なグラフの状態図も含んでいました。通常の物質と反対に水では圧力とともに融点が下がり、０.２ＧＰａで－２０℃に達するのですが、その後は上昇に転じて２.５ＧＰａでは１００℃を越えるとのことです。後半は知らなかったので、参考になります。確かに考えてみると、超高圧でも水の融点が下がり続けるというのは変ですよね。さてさて二酸化炭素の情報はないでしょうか。　高校化学では物質の状態において圧力を重視するべきです。低圧の方では次のように講座プランに書いてみました。＜引用＞　とくに気体ではその影響は顕著である。したがって逆に圧力が低くなるほど、気体は凝縮して液体になる傾向は小さくなる。圧力が低くなると分子どううしはいくらでも離れていくので、気体が凝縮するあるいは昇華して固体になる傾向は、いくらでも小さくなっていくのである。こうして圧力さえ低ければどんなに低い温度においても気体は存在することができる。より具体的には、その温度における蒸気圧より低い圧力であれば、気体として存在できる。・・・＜以上＞　ではまた。０７Ａ－０７３差出人：野中　直彦送信日：０８年４月１０日件　名：工業高校へ転勤になりました　自宅から歩いて１０分の工業高校への転勤になりました。　２年間の養護学校から学んだこともたくさんありました。　工業高校では、２年生の正担任、学年主任、やったことのないソフトテニス部の正顧問などのたくさんの課題をいただきました。担任している子も、羊年生まれなんです。特別支援学校時代は、時間がない、ものがない、お金がない環境でしたが、工業高校は、人はいる、時間はある、お金はある、いまのところ良い環境の中で、授業がスタートしました。はじめは、アルコール大砲の実験からスタートしました。　まだ、学校の様子がわからないので、これからいろいろ考えていきますが、とりあえずは、修学旅行からです。６月にあります。０７Ａ－０７４差出人：林　正幸送信日：０８年４月１４日件　名：クラウジウス－クラペイロンの式こんにちは、林です。　圧力と融点に関して、熱力学の本をめくっていて、クラウジウス－クラペイロンの式があったことに気付きました。これはすべての相変化に成り立ち、次のようです。　　　　ｄＰ/ｄＴ＝ ΔＨ／ＴΔＶ比較的狭い領域なら　　　　ΔＰ/ΔＴ＝ ΔＨ／ＴΔＶとなり、基準をデータが得られる三重点に選ぶことにしました。　　ＣＯ2　　－５６.２℃　　５.１ａｔｍ　　Ｈ2Ｏ　　０.０１　　　　０.００６ただし（ΔＨ／Ｔ）とΔＶは、その付近の入手できるデータを使います。ΔＨ/Ｔは次のようです。　　ＣＯ2　　２１７Ｋ　　８３３０Ｊ/ｍｏｌ　　Ｈ2Ｏ　　２７３　　　６０１０ ΔＶは密度から計算します。　　ＣＯ2　　液体　　ｄ＝１.１０１（－３７℃）　→　１／１.１０１＝０.９０８［ｃｍ^3/ｇ］　　　　　　固体　　　　１.５６（－７９）　→　　　１／１.５６＝０.６４１　　　　　　モル体積　　０.２６７×４４×１０^-6 ＝１１.７×１０^-6［ｍ^3/ｍｏｌ］　　Ｈ2Ｏ　　液体　　ｄ＝１.０００（０℃）　→　　１.０００［ｃｍ^3/ｇ］　　　　　　　固体　　　　０.９１５（０℃）　→　　１／０.９１５＝１.０９３　　　　　　　モル体積　　（－０.０９３)×１８×１０^-6 ＝ (－１.６７)×１０^-6［ｍ^3/ｍｏｌ］したがって関係式は　　ＣＯ2　　 ΔＰ/ΔＴ＝３.２８×１０^6 　　Ｈ2Ｏ　　ΔＰ/ΔＴ＝ (－１.３２)×１０^6 圧力に［ａｔｍ］を使うとして変形すると　　ＣＯ2　　 ΔＴ＝ ΔＰ／３２.８　　Ｈ2Ｏ　　ΔＴ＝ ΔＰ／(－１３２) となります。　水の関しては２つのデータがあるので、関係式の計算値と比べてみます。　　１ａｔｍにおける融点　　０℃ 　　ΔＴ＝１／(－１３２) ＝－０.００７ ≒ －０.０１　　０.０１－０.０１＝０ぴったりです。　　２０００ａｔｍにおける融点　　－２０℃ 　　ΔＴ＝２０００／(－１３２) ＝－１５　　０.０１－１５ ≒ －１５これも基準から離れている割にいい値ではないでしょうか。　これで二酸化炭素の１０ａｔｍや２０ａｔｍあたりの融点が計算で求められることが確認できました。熱力学はすごい！　ではまた。０７Ａ－０７５差出人：林　正幸送信日：０８年５月７日件　名：分圧の法則こんにちは、林です。　しばらくご無沙汰ですね。現在私は、１ヶ月ほど前にメールで書いた「電源・デジタル表示装置」のプログラミングに忙しいです。今回はＰＩＣマイコンのためのＣ言語を使います。これまで何ヶ国語の、いやいや何種のプログラム言語を勉強したことでしょう。もっともＣ言語は３つ目で、方言のようでもあります。集中的に時間が必要でかなりきついですが、私には気に入った仕事と言えます。　そんな中で、今日は分圧の法則の実験をしました。ゴムせんに圧力センサーとガラスコックを付けて２５０ｍＬの試薬びんに締め、おもりをつけて３０℃の水に浸けます。そしてコックを閉じ、注射器の針をゴムせんに刺して少量のメタノールを注入し、圧力増加を計測します。水流ポンプで減圧した空気でも同じように計測します。　　１ａｔｍの空気の場合　　１.１８５－１.０００＝０.１８５［ａｔｍ］　　０.５ａｔｍ　〃　　　　０.７０５－０.５１０＝０.１９５どちらもメタノールの蒸気圧（正確な値は０.２１５ａｔｍのはず）で、ほぼ同じ数値です。これからメタノールの蒸気圧は空気があっても真空でも変わらない。混合気体においてある成分気体の振る舞いは他の成分気体が存在しないかのようである。また全体の圧力は成分気体の分圧の合計になる。などということに導こうというわけです。なおもっと低い圧力でも実験したいのですが、漏れ対策が難しくなります。　ではまた。０７Ａ－０７６差出人：林　正幸送信日：０８年５月１９日件　名：「電源・デジタル表示装置」が可動こんにちは、林です。　アルケ通信３号を受け取りました（峰島さん、ご苦労さまです）。盛口さんのことが気になります。　「電源・デジタル表示装置」が、最初に搭載することになる圧力計（以前に製作したアンメーター表示の圧力計とはすこし異なりこの装置に対応するもの）を含めてやっと完成し、うまく可動しました。土曜の朝にプログラムのバグ取りが成功したときはさすがに嬉しかったです。そして昨日日曜にはさっそくＭＯＬの会で実験「分圧の法則」（前回のメールに書いたときは、まだアンメーター表示の圧力計を使いっていた）の紹介をしました。ところが自分が製作者であるのに、デジタル表示の調整に手こずってしまいました。デジタルはデジタルで慣れる必要があるのですね。これから残り６台を量産し、プログラムを改良しようと考えています。　ではまた。０７Ａ－０７７差出人：林　正幸送信日：０８年６月６日件　名：科学の祭典に吸水ビーズこんにちは、林まさです。　昨日、「電源・デジタル表示装置」と当面それに搭載する圧力計が、７台そろって完全稼動するようになり、満足な気分に浸っています。これは科教協東海支部の「実験広場」や、科教協石川大会の「お楽しみ広場」などで紹介していきたいと考えています。実践としては、７月の先進科学塾「目に見えない気体を科学する」に投入します。　さて秋の「科学の祭典」（名古屋）でＭＯＬの会が出展するテーマのひとつに、高吸水性高分子が上がっていたので、今日検討して次のようなプランをつくりました。　これはアクリル酸ナトリウムを中心に重合させた高分子です。最近は「プランツボール」として水を吸うとビー玉くらいになるものもありますが、これは割高で反応も遅いので、従来の「吸水ビーズ」で組み立ててみました。 ①水３０ｍｌに吸水ビーズ０.３ｇを加えてかき混ぜると、水を吸って逆さにしてもこぼれない。（吸水能力は自重の１００培以上） ②薬さじ山盛り１杯を試験管に移し、半分まで水を加え、ゴムせんをして振ると姿が消えてしまう。傾けるとビーズがあることが分かる。（水の粒に水を加えたようなもので、屈折率がほとんど同じであるため） ③残りに３ｍｏｌ/Ｌ塩酸１ｍＬを加えると、水がはき出され、流動性がもどる。（弱酸の塩のカルボン酸ナトリウム（－ＣＯＯＮａ）が強酸と反応してカルボン酸自身（－ＣＯＯＨ）になり、ナトリウムイオンは自由になって高分子から離れることができる。したがって吸水能力が無くなる。　ちなみに固体の食塩薬さじ１杯を加えても水がはき出される。これは吸水を浸透として説明するのに対応する。） ④別に水３０ｍＬにフェノールフタレイン５滴を加え、これに吸水ビーズ０.３ｇを加えてかき混ぜると、水を吸って薄いピンク色になる。（カルボン酸ナトリウムは加水分解してすこし塩基性になる） ⑤０.１ｍｏｌ/Ｌ水酸化ナトリウム３滴を加えてかき混ぜると、鮮やかなピンク色になる。 ⑥食酢１滴を加えてかき混ぜていくと、やがて無色になる。（食酢中の酢酸は弱酸で、塩酸のように吸水能力を奪わない。） ⑦０.１ｍｏｌ/Ｌ水酸化ナトリウム１０滴を加えてかき混ぜていくと、やがて鮮やかなピンク色にもどる。（⑥、⑦は中和反応をゆっくりと体験できる）　このプランは９月のＭＯＬの会などで、検討したいと考えています。　ではまた。０７Ａ－０７８差出人：野中　直彦送信日：０８年６月６日件　名：理科備品　理科振興法の請求の時期に来ています。これは、購入しやすいとかこれを購入した方がいいというアドヴァイスがあればください。液晶TVなどはいいのではないかと思っています。　はじめての「ソフトテニス」なるものの顧問でとまどっています。明日は、テニスコートにラインテープをはるのですが、なぜか、クレーコートに塩化カルシウムをまくといいとかで、融雪剤をまくことにしています。０７Ａ－０７９差出人：高橋　匡之送信日：０８年６月１５日件　名：地震についてアルケミストのみなさん　岩手の高橋です。　元気にしています。学校も家も、私のところは、大丈夫でした。まず、自宅ですが、私の机の上の重ねておいたものが地滑り現象で落ちた程度で、５分もしないうちに片づきました。　昨日は、来週からの期末考査の問題を作成しに、学校へ到着したトタンに揺れました。駐車場に居たので、そんなに怖さはありませんでしたが、相当大きい揺れだなと感じました。私が鍵をもっていたので、あけると校舎内は、防火扉が全て閉まっており、非常用の警報機が鳴りっぱなしという状況でした。　すぐに、化学実験室や薬品室を見ましたが、５０本ほど薬品の瓶が倒れていましたが、割れているものはありませんでした。ひとまずホッとして職員室にもどると、事務長・校長が駆けつけてきて非常用のサイレンを停止しました。手分けして、被害状況を調査することになり、私は理科室関係を見回りました。　地学室の岩石標本の陳列棚のガラスが破損し、岩石が廊下に飛び出している状況。次に、生物実験室を見回ったのですが、水槽の水があふれ出たなと床を確認して、後部のドアから出ようとしたとたんに、ホルマリンの臭いがしました。よくみたら、器具戸棚の最下段にホルマリン標本があり、倒れていて、ホルマリンが漏れだしていました。かなり、きついにおいだったのですが、３人ほどの応援をいただいて、ホルマリンをぞうきんですいとり、処理できました。机の上の書類が若干落ちた程度で、被害としてはその程度で済みました。　薬品戸棚は、中の薬品瓶が転倒していても、ガラス戸をしめていると、そこで支えられて割れないんだなということを実感しました。もちろん、揺れがもっとひどいと、ガラス戸を打ち破って、落下することは考えられます。それから、硫酸や硝酸は、しきりのついた薬品箱に入れて、薬品庫にいれておいたのですが、こちらはびくともしていませんでした。薬品箱の威力を実感しました。小さな小瓶は、たくさん倒れていました。これらも薬品箱に入れておく方が良いと思います。結局、ビュレット１本、ビュレット台１個、ビーカー３個程度の破損で済みました。ペーパーグロマトグラフィー用の大きな試験管が、試験管立てにはさまれたまま、落ちていたのですが、ビュレット台にひっかかって、１本も割れていませんでした。これは、ラッキーでした。　これらの処理をするのに、約３時間くらいかかり、気がついたら１２時、昼食をとり終えると、怪我した方を搬送するために、自衛隊のヘリコプターがグランドに着陸してもいいかという電話がなったりで、とうとう問題つくりまで手が回らずに帰ってきました。色々なことがあって、ホルマリンを吸い込んだせいもあるのか、疲れて帰ってきましたが、家族全員元気でいます。ご安心ください。　私が、勤務している＊＊高校は、奥州市にあり、テレビや新聞などで良く出てくる地名ですが、３年ほど前に合併して巨大な面積をもつ市となりましたので、震源地からは、50km以上はなれていると思います。余震は、結構感じますが、この程度の被害でホッとしていますが、震源地に近い地域の生徒もいますので心配です。０７Ａ－０８０差出人：四ケ浦　弘送信日：０８年６月１５日件　名：ＲＥ：地震について　高橋さん、とりあえず無事でよかったです。佐藤さんのほうは、いかがだったでしょうか？また薬品の状況等は参考になります。薬品庫は固定してあったのでしょうか？私のところでは、棚に薬品庫を固定しないでおいてあるので、少々心配でｓ。ホルマリンについて、ホルマリン標本はとても不安です。わずかづづでも揮発して化学物質過敏症につながらないかと思うからです。　さて皆さん。大会準備も何とか進めているのですが、各種申し込みがほとんど届きません。化学分科会の申し込みも岡田さんの１のみです。大会そのものとアルケ合宿にはたくさんのかたから参加の連絡を頂いているのに、申し込みがないのは、ホームページからの申し込みに不具合があるからではないかと心配しています。昨年度の愛知大会で同様の申し込みをされた方は、その情報が残っていて、パスワード等不具合がある場合があるのです。私もそうで、登録がうまくできず、頭に来て？そのままほったらかしにしていました。状況を知らせて頂ければ幸いです。　ひとつ先のメール（０７Ａ－０８１）に進む。アルケミストの会のホームページにもどる。林正幸と主万子の始めのホームページ（to 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