今後の予定
4日目 10月22日(木) 班編成の確認
講義(2章の続き,3章)
5日目 10月29日(木) 小テスト 4日目までの内容
(分子間の力の向き,エネルギーの増減)
講義(3章の続き,4章)
口頭報告課題発表
6日目 11月5日(木) 講義(4章の続きなど)
班で討論
7日目 11月12日(木) 口頭報告
本日の課題: これまでの復習(小テスト準備,提出不要)
注: i-sysの課題3提出していない人は提出すること.
公欠の人はレポート提出で出席扱いにするので,申し出ること.
1
+
+
―
原子核
電子
2
+
―
+
原子核
電子
3
誘起双極子
+
―
+
・
原子核
電子雲
正電荷
P13
図1-18
4
誘起双極子-誘起双極子相互作用
(=分散力もしくはファンデルワールス力)
P15
図1-21
ファンデルワールス力の原因は
重力(万有引力)ではない!
5
分子間力はどのように解明されてきたか?
• 実在気体の状態方程式(気体のPVT関係)の研究
ファンデルワールスの状態方程式

an2 
 P  2 V  nb  nRT
V 

• 分子間力を仮定した計算もしくは分子シミュレーショ
ンにより気体や液体の性質が再現される.
• 量子力学により分子間力が説明できる.
量子力学計算により分子間力を計算すると,経験的
に導かれた分子間力とほぼ一致する.
6
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.
7
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.
8
・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
9
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
10
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)
手回し発電機を使った実験
手回し発電機に豆電球を接続した場合と何も
接続しない場合で,手回し発電機を回転させる
のに必要な力はどちらが大きくなるか?
1. 豆電球を接続した場合の方が大きい.
2. 何も接続しない場合の方が大きい.
3. どちらも変わらない.
ヒント: エネルギー保存則を使って考えてみよう!
11
弾性ボールと非弾性ボール
非弾性ボールのエネルギーはどこに
行った?
12
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
13
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
14
金属を何度も折り曲げると
折り曲げた部分の温度が上昇するが,
なぜそうなるのか?
金属に加えた仕事が熱エネルギーに変換された.
注: 曲げるときの抵抗力に逆らって金属を曲げ
たので,仕事をしている.
15
ポテンシャルエネルギーと力の関係は?
16
落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化
力に従って移動
→ EP減少
力に逆らって移動
→ EP増加
重力
力が大きいほどEP の
増減は大きくなる.
P32
図2-5
17
「ポテンシャルエネルギー」が
あるところに「力」あり
様々なポテンシャルエネルギー
•
•
•
•
•
重力ポテンシャルエネルギー
静電ポテンシャルエネルギー
磁力によるポテンシャルエネルギー
バネの弾性エネルギー
分子間力によるポテンシャルエネルギー
などなど
18
磁石どうしがくっつくときのエネルギー変化
N
S
N
S
磁力によるポテンシャルエネルギー
磁力によるポテンシャルエネルギー 減
重力によるポテンシャルエネルギー 微増
運動エネルギー
運動エネルギー
熱エネルギー
熱エネルギー
19
 DEP  DEK  W  FDr
 dEP  Fdr
dEP

F
dr
20
微分とは?
21
微分は傾き!
y
Dy
Dy
Dx
Dx
x
P34
図2-7
22
ポテンシャルエネルギーと力の関係
F:正の大きな値
EP
F:正の小さな値
EP
傾き:負の大きな値
傾き:負の小さな値
r
r
F=0
EP
傾き=0
r
dE P

F
dr
F=0
EP
傾き=0
r
力とエネルギーは違う!
23
「わかる」とは,「違いがわかる」こと.
似たような概念を区別しよう!
力とエネルギー
温度とエネルギーと熱
24
(1)2つの電子間の距離と静電ポテン
シャルエネルギーの関係をグラフにせよ.
(2)2つのAr分子間の距離と分子間力に
よるポテンシャルエネルギーの関係をグ
ラフにせよ.
ただし,模式的なグラフでよい.また,粒
子間の距離rが無限大の時のポテンシャ
ルエネルギーをゼロとする.
25
分子間距離とポテンシャルエネルギー
EP
固体・液体
気体
0
r
理想気体ならEp=0.
dE P

F
dr
P35
図2-8
26
ダウンロード

ポテンシャルエネルギー