理科リハビリ学習④(化学反応式)

 中学校で習うけど、あまり化学反応式で表す機会のないやつをまとめました。総じて化学反応式を習う前の小学生~中学1年生で取り上げる反応が多い。

酸素の発生
反応が結構激しいので、けっこう実験では盛り上がる。
つ~か、これって水素も作れてね?

2H2O2 → 2H2 + O2

※実は二酸化マンガン自体は反応していない。
触媒作用をしているだけなので何度でも使える。
しかし、思えばそんな魔法みたいなものあるのかって感じがする。
触媒工業協会によれば、こういうことらしい。
過酸化水素は、触媒の二酸化マンガンと一時的に別の化合物になる(反応中間体)。この反応中間体をはさむことで、化学式の反応を進行させるという。
つまり、触媒は反応の前後では変化しないが、反応の途中では変化しており、反応が終わると生成物と分離し、元の状態に戻っているということになる。
しかし、思えばそんな魔法みたいなものあるのかって感じがする(戻ってきた)。

二酸化炭素の発生
石灰石(炭酸カルシウム)に薄い塩酸を加える。二酸化炭素の他に塩化カルシウムと水が副産物としてできる。

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

二酸化炭素と石灰水の反応
石灰水(水酸化カルシウム)が白く濁るが、これは反応によってできる炭酸カルシウムが水に溶けずに沈殿するため。

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

水素の発生
塩酸が水素を捨てて金属に反応し、塩化○○になる。どの金属でもわりとワンパターン。
イオン化傾向の関係で鉛(Pb)までしか水素は発生しない。

マグネシウムに塩酸
Mg + 2HCl → H2 + MgCl2

亜鉛に塩酸
Zn + 2HCl → H2 + ZnCl2

鉄に塩酸
Fe + 2HCl → H2 + FeCl2

硫化水素の発生
毎年事故が起こる禁断の実験。換気が必須。場合によっては野外。
反応式自体は、鉄に塩酸の反応式にSを加えるだけ。

FeS + 2HCl → H2S +  FeCl2

アンモニアの発生
塩化アンモニウムに水酸化カルシウムを加えて熱をかける、割とベタなやつ。

2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

水酸化ナトリウムでもできます。
NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2O

中2で出てくる塩化アンモニウムに水酸化バリウムを混ぜるパターン。かなりビーカーが冷たくなる吸熱反応。

2NH4Cl + Ba(OH)2 → 2NH3 + BaCl2 + 2H2O

化学かいろ
これ、すごい難しいので、覚えるのを放棄したやつ。
反応でできる化合物が酸化第二鉄なのに注意!

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 + 熱(※平均温度50℃)

氷酢酸の中和
純度が非常に高い酢酸は少し冷やすとすぐに凍ってしまうため(純度98%で融点16.7℃)、氷砂糖的にこう呼ばれている。
酢酸を入れた試験管に、粉末の塩化コバルトを入れて青にしてから、水酸化ナトリウムを加えると、試験管の色がピンクになる。

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

この時できる酢酸ナトリウム(酢酸ソーダ)は、お湯で溶かすとでんじろう的な実験ができる。
酢酸ソーダは、融点に達するまで冷やしてもなかなか凍りにくいため、お湯で温めた酢酸ソーダを少しずつ冷やすと過冷却の状態になる。ただし、きっかけを与えて一気に凍らせる際に凝固熱が発生するのに注意。

トイ・ストーリー4

 「面白い度☆☆☆☆ 好き度☆☆☆☆ クロスロード感☆☆☆☆☆」

 内なる声を聞け。彼女はだいじょうぶ。

 おととい公開初日に観に行ってしまいました。
 最近さ、また性懲りもなくおもちゃを買うようになっちゃってさ、でもさ、大人になるとさ、買って所有したことに満足しちゃってさ、半分くらい開封すらしていないんだよね。箱から出すと積み重ねられないから、部屋がおもちゃ(と本)で飽和状態な以上、あまりむやみやたらに開けられないということもあるんだけど。

 で、この映画を見たらさ、やっぱり、おもちゃとしての性分は箱から出されて遊んでもらってなんぼっていう話でさ。まあ、そのテーゼは一作目から一貫しているんだけど、それをあえてあの結末で相対化したのがすごい切なくてさ。
 ああ、もうこのシリーズの息の根を完全に止めにかかってきたな、と。一作目とほぼ同じ構成で(ある価値観に固執する主人公が、その立場を脅かす新たな存在の登場に狼狽するw)、結末だけを変えてきたんだけど、これでもうこの世界観でやり残したことはないんだろうなっていう。

 おも・・・ゴミ?

 しかしウッディは毎回切ないよな。思えば、1~4の全作、決断をしてるのはすべてあの男なんだよね。なんかいつからか所さんとのバディものだと勘違いしてたんだけど、いやいや、見返してみると全てウッディの話だぞっていう。
 だからこそ、あの結末は悲しすぎるよ。や、ウッディにとってじゃなくて、この長年のシリーズのファンにとってね。すごい微笑ましい展開なんだけど、まじで最終章かっていう。3と違ってオープンエンドではないよねっていう。

 だいたい、『ファインディング・ドリー』の時もそうだったけど、一作目の懐かし映像はやめてくれっていう。冒頭で一作目の主要キャラだったRCカーを出すのはずりいよっていう。あれで、もう、涙腺がやばかったもん。いたな、そんなやつっていうw
 さらに、ダイヤモンド☆ユカイさんのまさかの新曲とか、一作目のオマージュが盛りだくさんで、あ~集大成だ~っていう。ウッディの最古参の友人スリンキードッグの声優さんも故・永井一郎さん感をスゴイ出してくれて感謝。

 子ども部屋にこだわる必要がある?だってこんなに広い世界があるのよ。

 しかし、最近ディズニーはあれだよね。ひとつの価値観にこだわることはないよっていう展開好きだよな。特に、その価値観に固執するあまり辛い思いをしているならば、ちょっと肩の荷を降ろしてみたら、別の生き方だって悪くないぜっていう。
 なんか、セカンドチャンスに優しいんだよな。アメリカってそもそもそういう働き方の国だしね。羨ましい限りでござる。
 あと女が“男性的文脈で”強い(3のバービーからw)。これは、個人的にはちょっと食傷気味なんだけどね。『インクレディブル・ファミリー』とかは、そういうテーマの作品だからいいんだけど、どの作品でもやらんでもいいがなっていう。

 しかし、ライトニングに続き、ウッディまでもが現役引退か~・・・自分が味わってきたおもちゃとしての幸せを今度はほかのおもちゃに提供するっていう生き方は、確かに素敵かもな。つまり、一人の子が所有するおもちゃではなく、もっと、なんていうか、概念的な・・・おもちゃの象徴にまで昇格したよな。
 でも、これをやった以上、シリーズは終わったな。そして、これはニモのシリーズにも言えるけど、ここまでおもちゃがやれる世界なら、もう、おもちゃでなくていいな(^_^;)
 
 子どもはおもちゃをよくなくす。

理科リハビリ学習③(光と音)

全身鏡の設置
全身鏡で、ある高さの人の全身が写るようにするには、その鏡をどれくらいの高さに設置すればいいかという問題があるが、これは、地面から目の高さまでの距離を半分にした高さが正解。
ちなみに、この関係は鏡との距離に関わらないため、全身鏡の高さは使う人の身長の半分以上は必ずないといけないことになる。
全身鏡.jpg

屈折率
空気中(媒質1)→水(媒質2)、水(媒質2)→空気中(媒質1)で屈折角の位置が変わるのがややこしい(屈折の大きさはもちろん一緒)。

屈折率n12=媒質1の入射角の大きさ(=sinα)/媒質2の屈折角の大きさ(=sinβ)

音階周波数
オーケストラではドレミの「ラ」の音を基準にチューニングを行うという。
理科的には「ラ」の周波数は440Hzジャストだが、ヨーロッパ(ウィーン交響楽団など)では444Hzでチューニングされたり、バロック時代後期では392Hzと低かった。ちなみに現代の日本の基準は442Hzだという。
1オクターブ音を上げるには、弦の振動数fを2倍にする必要があり、振動数は弦の長さL、張力T、線密度ρ(※弦によって決まる定数)によって以下の式のように決まる。

f=(1/2L)×√(T/ρ)

つまり、fを2倍にするには張力を4倍、もしくは弦の長さを半分にしなければならない。

打楽器と吹奏楽器
コップを棒で叩く場合は、コップに入っている水の量が多いほど低い音が出る。これは、コップそのものが振動するため、水の量が多いほどコップの重量が重くなり、遅く振動するから。
試験管の縁に唇を当てて吹いた場合は、水の量が多いほど高い音が出る。これは、試験管の中の空気が振動するため、水の量が大きくなるほど空気の体積が少なくなり、速く振動するから。

理科リハビリ学習②(天体)

 現役時代から私が最も忌み嫌う分野。動いている場所から動いているものを見るんじゃねえっていう。

南中時刻のずれ
南中時刻に限らないが、地球は球体(一周360°)なので、緯度が1°ずれるごとに時刻は4分ずれる。
太陽は東からやってくるため、東経の値が高いほうが南中時刻は早い。

赤道儀式天体望遠鏡
こんな高価なものを買ってもらえなかったため、使った経験がない。
天体の日周運動(朝~夜の一日の移動)に沿って望遠鏡を動かすことができ、狙った天体を継時観察できる。
具体的には、望遠鏡の極軸(基準の回転軸)を、地軸の延長線上にあり位置が変化しない北極星に合わせる。

北極星の位置
死を司る不吉な星(全7つ)の上2つの星を結んだ直線を5倍に延長した先にある。

カシオペア座
北の空にある星座。北極星をはさんで、死を司る不吉な星のちょうど向かいにある。
赤道儀式天体望遠鏡で経時観察すると、1時間に15°のペースで反時計回りをする。

オリオン座
赤道のちょうど真上を周回している天体。
そのため、北半球からの観測と南半球からの観測では、上下左右が逆さになる。
ちなみにオリオン座が持つ赤い一等星(左上)がベテルギウス(平家星)で、こいぬ座のプロキオンと、おおいぬ座のシリウスで冬の大三角を構成する。
ちなみにオリオン座の右下の白い星はリゲル(源氏星)で、この星は実はほかの星よりもめちゃくちゃ遠いだけで、実際の星の明るさとしてはシリウスを凌ぐ。

夏の大三角
ベガ=織姫(こと座)、デネブ(白鳥座)、アルタイル=彦星(わし座)の3つ。ちなみに全天には21の一等星がある。

月の学習
小学校と中学校で2回行なう。
小学校では地球から見た月の変化を習い、中学校では宇宙(地球外)から見た地球と月(と太陽)の位置関係をメタ的に習う。
例えば、電球とボールを使って、同じ時刻に見える月でも日にちが変われば位置や形が変化することを実験する。

月の自転と公転
月は自転と公転の周期が一致するため、月は地球に対して常に同じ面を向けている(地球から月の裏側を見ることは不可能)。
こういう例は太陽系の衛星ではよく見られるらしく、母星の重力が衛星の重心(※月では地球から見える面にある)を引っ張るため、結果的に自転周期と公転周期が一致してしまうらしい。

潮の満ち引き
海洋学覚え書きでも取り上げたが、月の引力が地球の表面の海水を引っ張ることで発生する。さらに、太陽も半分の力ながらも参戦する。
最も潮の変化が激しい大潮の時は、地球と太陽と月が一直線上に並ぶ時で、特に地球から見て太陽と月が同じ方向にいる新月のとき最も強く海水を引っ張る。
また、満月の時は太陽と月が逆方向から地球を引っ張り合うため、力が二倍の月の方に潮はよる。

理科リハビリ学習①(圧力)

 ということで更生した私。自分を含めて苦手な人が多そうな理科の問題を再確認。

アルキメデスの原理
水中に物体を沈めたとき、その物体が押しのけた水の体積にかかる重力(N)のぶんだけ、その物体は浮力を得る。
水は1cm3で1gなので計算が簡単。
沈めた物体の密度は特に関係がない。

浮力F = 水の密度 ρ × 物体の体積 V × 重力g

パスカルの原理
密閉された液体の一部に力を加えると、その圧力は液体全体にかかる。

浮沈子
魚の形をしたソース入れ何かを使って作るおもちゃ。
すこしだけ空気が入ったままの水を入れたソース入れに重りをつけて、これをペットボトルなどの水の入った容器に入れると、容器を押した時だけ浮沈子が沈む。
これは、容器が押されることで、容器の水が押され、浮沈子の内部の空気と水も押され、さらに、水よりも空気の方が圧縮されやすいために、浮沈子の体積が変わり、浮力が低下、沈んでしまうというもの。
逆に言えば、容器の圧力を下げれば、浮沈子の中の空気は膨張し、浮沈子は上がることになる。たとえば、容器を楕円形にして、その容器の端っこを押すことで、結果的に浮沈子がある部分だけ容器を膨らますなど。

大気圧
軽いイメージのある空気だが、塵も積もればなんとやら、1気圧は大体10万Pa(=1013hPa)で、重さにして1平方メートルあたりになんと10トンもの力がかかっていることになる。
この力を実感するマジックとして、水を満たしたガラスのコップにプラスチックの板を乗っけて、これを上手に逆さにすると、プラスチック板がコップの口にくっつき、中の水はこぼれない、といったものがある。
これは、水とプラスチックにかかる重力以上の力を、上向きの大気圧が支えてしまうからである(※コップの重力は手で持っているためにカウントしない)。
また、具体的な数値を出すと、支える大気圧として考慮するのはコップの口の広さの分だけでよい(コップの口からはみ出た分のプラスチック板は上下の大気圧で相殺されるため)。
実際は、大気圧オンリーではなく水の表面張力(コップの隙間から空気が入らないようにしている)も関係している。

水圧
水深1mにかかる水圧は、高さ1m分の水と大気圧が乗っかっているため、その合計になる。
水圧がかかる面積を1平方メートルとすると、水は1cm3で1gだから、1m3では100×100×100=100万gとなり、まず10000Paの水の力がかかる。
さらに1平方メートルにかかる大気圧は101300Paなので、合計して、111300Paが水深1mの水圧。
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