Transcript 3日目

３日目内容
• 冊子販売（まだの人） 1冊 1100円
• 前回のワークシートのコピー返却
• 資料・クリッカーを配布
• 講義
1章の残り，2章
• 班の編成（4～6名）
＜次回までの課題＞
• １章を読む．【参考】の部分は必ずしも読む必要はない．A4
レポート用紙1枚に感想・質問を3行以上書いて次回の授業
の最初に提出．冒頭に学番・氏名を明記のこと．
1
質問・要望への回答
• 磁石の関係の質問への回答は省略．
• 静電気に反発する物質・分子はないのか？
→ 帯電していないかぎり全て引力．
• 電子が全く動かず固定されている状態はないのか？
→ ない．
• 気体は静電気に引きつけられるのか？
→ 引きつけられるはずだが，検証実験は難しいかも．
• 水と油が分離しているところに洗剤を入れると混ざるよ
うになるのはなぜか？
→ 洗剤（界面活性剤）の分子が親水部と親油部（疎
水部）の両方をもっているから．
• 四塩化炭素は静電気に引きつけられないということ
だったが，他の塩素が入った化合物ではどうか？ 2

R
双極子モーメント
―q
＋q
Cl

H
p


p  qR
ベクトルの和
＋q
H
―2q
O
H
＋q
3
四塩化炭素
(CCl4)の場合
双極子モーメント＝0
→ 極性なし
ジクロロメタン(CH2Cl2)
の場合
双極子モーメント≠0
→ 極性あり
4
静電気により物質に引力がはたらく理由
―
―
原子
＋
＋
原子核
―
電子
―
＋
＋
―
引力
塩
ビ
水
道
管
―
＋
―
＋
5
問題１
水の流れにマイナスの静電気をもったストロー
を近づけるとどうなるでしょう。
水(H2O)
ストロー （－）
② 反発力
① 引力
③ 相互作用なし
6
水(H2O)
エタノール
(CH3CH2OH)
シクロヘキサン
（C6H12)
アセトン
((CH3)2CO)
7
＋q
H
―
―2q
O
強い引力
H ＋q
―
―
＋
弱い引力
8
化学結合の本質も静電気力
共有結合
金属結合
+
+
+
+
+
+
イオン結合
+
_
+
_
_
+
_
+
+
_
+
_
原子核
電子
電子
原子（陽イオン）
陰イオン
陽イオン
静電気力は原子・分子の間にはたらく力の主役！
9
＜静電気の性質＞
① プラスとプラス，マイナスと
＋
＋
―
―
マイナスは反発しあう．
② プラスとマイナスは引き合う．
③ 近いほど大きな力がはたらく．
＋
―
＜磁石の性質＞
① ＮとＮ，ＳとＳは反発しあう．
② ＮとＳは引き合う．
③ 近いほど大きな力がはたらく．
10
自然科学の美しさ
少数の基本法則から
様々なことが説明できる．
自然科学の基本法則に例外はない．
「バカの一つ覚え」でよい！
11
第1章 原子・分子の世界
12
ビリヤードの玉の運動は予測できる．
ビリヤードの玉 ＝ 原子 なら
「運命」は決まっている！
P1
図１－１
13
分子シミュレーション
14
ニュートンの運動方程式
F=ma
• 質量が同じなら，加速を大きくするためには，
より大きな力が必要．
• 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，よ
り大きな力が必要． etc.
15
ニュートンの運動方程式
F=ma
• 質量が同じなら，加速を大きくするためには，
より大きな力が必要．
• 同じ加速をするとき，質量の大きいものは，よ
り大きな力が必要． etc.
16
未来を予測する方法
ニュートンの運動方程式
F=ma
力Fと質量ｍがわかっていれば，加速度aがわかる．
加速度がわかれば，未来の速度がわかる．
未来の速度がわかれば未来の位置がわかる．
古典力学では，運命は決まっている！
17
量子力学
＋
原子核
―
電子
18
量子力学と古典力学の関係
量子力学的粒子
P7
図１－６
量子力学が正しいので，未来は不確定！
19
古典力学で近似可能な範囲
巨視的（マクロ）
惑星の運動
リンゴの落下
コロイド粒子の運動（ブラウン運動など）
分子全体の運動（並進・回転）
分子内の原子の振動
原子・分子内の電子の運動
原子核内の陽子・中性子の運動
古典力学で近似可能
古典力学で近似不可能
→ 量子力学計算必要
微視的（ミクロ）
P6
図１－５
20
第２章 エネルギー
この章は完全に物理ですが
化学の理解に必要です！
21
Dr
P28
図２－１
F
仕事の定義
エネルギーの定義
W  FDr
E W
※ 手で荷物をもっているときは熱エネルギーが発生している． 22
Dr
P28
図２－１
F
仕事の定義
エネルギーの定義
W  FDr
E W
※ 手で荷物をもっているときは熱エネルギーが発生している． 23
・運動エネルギー
1 2
E K  mv
2
・ポテンシャルエネルギー
（＝位置エネルギー）
P30
図２－２
山を越えていくボールの運動
運動エネルギー ＋ ポテンシャルエネルギー
＝力学的エネルギー
24
問題３ 物体Aと物体Bでどちらが運
動エネルギーが大きいか？
物体A
物体B
物体AとBは質量は同じ，
入っている空間が異なるのみ
25
・運動エネルギー
1 2
E K  mv
2
・ポテンシャルエネルギー
（＝位置エネルギー）
P30
図２－２
山を越えていくボールの運動
運動エネルギー ＋ ポテンシャルエネルギー
＝力学的エネルギー
26
ポテンシャルエネルギーは空間に
蓄えられている
P30
図２－３
相互作用
物体間の万有引力による重力ポテンシャルエネルギーは片方の物体が
27
もっていると考えるのは不自然．（同程度の大きさの物体を考えよ）
磁力のポテンシャルエネルギーは目に見
えないバネに蓄えられている．
28
エネルギー保存の法則
エネルギーは様々な形態を取るが，
その総量は常に一定である．
•
•
•
•
•
•
•
•
•
運動エネルギー
重力のポテンシャルエネルギー
静電気力のポテンシャルエネルギー
磁力のポテンシャルエネルギー
バネの弾性エネルギー
熱エネルギー
光エネルギー
電気エネルギー
化学エネルギー etc.
29
熱エネルギーの正体は何か？
分子論的に答えよ．
30
熱エネルギーの正体は何か？
分子の運動
マクロな
物体の
運動
向きのそろっていない分子の運動
のエネルギーが熱エネルギー
P31
図２－４
31
もしも原子が見えたなら．．．
32
温度・熱の正体は？
ものを作っている粒子（原子・分子）が、はげしく運動
していると熱く感じる。
原子・分子の運動が
速い ⇒
熱い （温度が高い）
遅い ⇒ 冷たい（温度が低い）
昔の科学者はなぜそう考えたのか？
ものをはげしくたたいたり、こすったりすると、熱くなる
から。
33
まさつ熱による昇温実験
目指せ，100℃以上！
34
ものをはげしくたたいたり、こすっ
たりすると、熱くなるのはなぜ？
35
ものをはげしくたたくと熱くなる理由
36
ものをはげしくたたくと熱くなる理由
37
ものをこすると熱くなる理由
38
問題５ 水が滝つぼに落ちるときの
エネルギー変化は？
位置エネルギー
↓
運動エネルギ
↓
熱エネルギー
10 mの滝から落ちた
水の温度上昇は？
0.023 K
39