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
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3日目