今後の予定 4日目 10月16日（木） 班編成の確認 講義（2章の続き，3章） 5日目 10月23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 10月30日（木） 講義（4章の続きなど） 班で討論 7日目 11月 6日(木），8日（土） 口頭報告 本日の課題 10月22日（火）までに3章への質問・感想を書け．（提出はi-sys） 1 ー 氷(Ih)の結晶構造 水素結合 ＋ ー P16 図１－２３ 2 273.1K 0.4kPa 353.5K 30kPa 単分子吸着層のスナップショット 3 メタンハイドレート 包接水和物 P17 図１－２５ 4 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． 5 ・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 6 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 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） 7 熱エネルギー 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 エネルギーが熱エネルギー P31 図２－４ 全てのエネルギーは，最後には熱エネルギーになる． 8 熱機関（エンジン）の効率は100%にはできない． 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 9 さまざまなエネルギーは最終的には熱エネルギーに変わってし まうということだが、それはエントロピーと関係しているのだろう か。エントロピーのことを乱雑さと言ったりするが、大きな物体 の運動では揃っていた分子の運動が、熱運動になるとバラバラ になってしまう。これについては乱雑さが増大するとすればわ かりやすいと思った。 分子の運動 マクロな 物体の 運動 10 11 ポテンシャルエネルギーと力の関係 落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化 力に従って落下 → EP減少 力に逆らって上昇 → 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 12 「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 13 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 14 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 F=0 EP 傾き＝０ 傾き＝０ r r dE P F dr P34 図２－６ 15 質問２－６ （p34） （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． 16 Lennard-Jones ポテンシャル 12 6 E 4 R R P35 図２－８ 17 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！ 18 「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 19 第３章 内部エネルギーと温度 20 気体を加熱したとき， エネルギーはどのような形で 蓄えられるか？ P38 21 分子の運動エネルギー 加熱 P38 図３－１ 22 蒸発が吸熱変化であるのはなぜか？ P39 23 分子間ポテンシャルエネルギー P39 図３－２ 24 分子間ポテンシャルエネルギー P39 図３－２ 25 Lennard-Jones ポテンシャル 分子間距離近づくと引力が大き くなるが，さらに近づくと急速に 反発力がはたらく． 固体，液体の状態はポテンシャ ルエネルギー最低のあたり． 極性分子でも，同じような形に なる． 26 原子が結合して分子になるのが 発熱反応であるのはなぜか？ P40 27 電子エネルギー（化学エネルギー） 結合状態の水素分子 解離状態の水素分子 P40 図３－３・４ 28 H H エネルギー 発熱 H－H 結合エネルギーと発熱 P41 図３－５ 29 2H2(気体)+O2(気体)→2H2O(気体) という反応が発熱反応であるのはなぜか？ P41 30 エネルギー 状態A 4H(気体)+2O(気体) 494 kJ/mol 状態B 4H(気体)+O2(気体) 1836 kJ/mol 864 kJ/mol 状態C 2H2(気体)+O2(気体) 478 kJ/mol 状態D 2H2O(気体) 水素の燃焼 P42 図３－６ 31 内部エネルギーの正体は？ P44 32 内部エネルギーの内訳 E EK Evib EP Eel 分子 原子 分子 電子 ポテンシャルエネルギー：EP 電子エネルギー：Eel 分子 運動エネルギー：EK 振動エネルギー：Evib 原子核 P44 図３－７ 33 内部エネルギーの内訳 E EK EP Eel 分子 電子 ポテンシャルエネルギー：EP 電子エネルギー：Eel 分子 運動エネルギー：EK 原子核 P44 図３－７ 34 E EK EP Eel 加熱 P38 図３－１ 35 E EK EP Eel P39 図３－２ 36 E EK EP Eel 結合状態の水素分子 解離状態の水素分子 P40 図３－３・４ 37
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