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化学の基礎II(G) (20131008) M: 以下は宮本のコメント

13s3001:: ベクトルを表すときにアルファベットに縦棒をつけていますが, 文字によってどこにつけてよいかわからなくなるときがあります. 何か決まりはあるのですか? M: 活字で印刷される書籍では, ベクトルに太字 (boldface) を使います. 黒板やノートに手で書くときのそれを模した黒板書体もあります. 手書きするときは, 太字と普通字の区別がつけばいいのではないでしょうか.
13s3002:: 重力が存在しない宇宙空間ではポテンシャルエナジーはないですよね? // あと, $\displaystyle \frac{\text{d}}{\text{d}t}x$ , $\displaystyle \frac{\text{d}x}{\text{d}t}$ は同じ意味ですか? M: これらを他人に聞く必要があるのは, なぜなのか?
13s3003:: 空気中の酸素分子が金属板中の原子に衝突し金属酸化物が生成されるとき, 酸素分子がもつ運動量はどのように保存されているのでしょうか. また, 酸素分子と金属原子が衝突し, 化学変化が起こる場合, 両粒子の衝突を非弾性衝突と言っていいのでしょうか. M: 普通に金属板を構成している沢山の原子の運動量も考えればいいのでは? 原子は剛体球ではないので, 最終的には非弾性衝突ということになるのかなぁ.
13s3004:: 高校のときの物理と表している記号が違っていたりするんですが, 何か意味はあるんですか. M: 具体的にどの辺が違うのでしょうか? // また, 同じ記号を使わなければイケナイ, ということもないのでは(?)
13s3005*:: ボールなどは力を加えれば運動するが, 気体分子はなぜ熱により運動するのですか. M: ミクロな分子にとって, ``熱'' とは, 気体に ``熱が伝わる'' とは, 何だろうか?
13s3006*:: 気体分子の運動を考えるとき, 並進, 振動, 回転以外に分子を構成する原子の回転 (地球の自転のようなもの) を考える必要はないのですか. ないとしたらなぜ必要ないのですか. M: 単原子分子を考えると, 1 個の分子の運動の自由度は 3 である... ウマイ説明ジャナイナ // 原子が回転 (自転) しているかどうか, どうやったら分かるだろうか?
13s3007:: 加速度 $\displaystyle a = \frac{\text{d}v}{\text{d}t}$ をさらに時間で微分させたものはあるのでしょうか? M: そりゃ考えることはできるでしょう. 物理的に意味があって固有の名称が付いているかどうかは知りませんが.
13s3008:: ポテンシャルエネルギーは, 教科書の例の他にどのようなものがあるのですか? M: 物理の教科書を見ればいいのでは? あるいは, 自由に作れば?
13s3009:: 物理量を単位でわると数値になるというのはどういうときに役に立ちますか? M: 図や表を書くとき (キッパリ)
13s3010:: 数に 0 をかけると 0 になるが, 単位に 0 をかけても 0 になるのか? 0 m や 0 s という表記はおかしいのか? M: 0 は数値の零なので, 0 m や 0 s は全然おかしくない. 一方で, 零との乗算は 0 になるという意味では, 単位に 0 をかけると 0 になるという立場もあるだろう. しかし, だからといって, 時間が 0 m というのはオカシイ.
13s3011:: ファンデルワールス力が負のエネルギーとして気体の全エネルギーに寄与するとあるが, この負のエネルギーは気体分子の運動に関係しているのですか. M: 気体分子に力が作用していれば, それは気体分子の運動量を変化させるものだから, 当然運動に関係している.
13s3012:: 極座標が便利と仰っていましたが, 地球上の位置以外に, 日常生活の中で極座標が用いられているものは何かありますか? // あと, :-p ←コレなんですか? M: 自分で色々興味を持って探せばいいのでは? // 頭をひねって考えてみてください :-)
13s3013:: 教科書には, 並進運動は気体のときに見られるとありましたが, 物体が液体のとき, 分子全体の運動はどうなっているのですか. M: もちろん並進運動もしているでしょう. ただし液体は気体と違って, 分子間の相互作用が無視できないほど大きいし, 混雑の度合も大きいので, 気体と同じようにはいかないだろう.
13s3014*:: 三原子分子の振動運動に関して, なぜ最も安定な結合角で留まろうとせず, 角度を変える振動運動をするのですか. M: 原子間距離や結合角について, ポテンシャルエネルギー曲線を考えることができます. 平衡位置とか振動とかは, すべてそれのせい. 図 5.20 参照
13s3015:: 1. 物理化学が全ての化学の基礎であるなら, 前期に化学の基礎 II(G) をやった方がよいのでは? // 2. 物理化学の概略が地図であるならば, 羅針盤は何でしょうか. // 3. ファッションに流行があるように, 物理化学にも流行はありますか. M: 1. (おそらく多くの学生にとって) それでは基礎体力 (数学力・物理力) 不足です. 体力をつけるための猶予期間が必要でしょう. // 2. 比喩には限界がある. // 3. ありそうな気もしますが, 気のせいかもしれません
13s3016:: 地球など大きな質量をもつ物体が運動しているとき, その物体上で静止しているボールなどの質量の小さな物体の運動の状態は変化しているのですか? M: ``その物体上で静止'' っていうあたりが曲者の予感.
13s3017:: エネルギーと仕事の関係は理解できましたが, 運動量とエネルギーの違いはどのようなものか. M: 全く異なる物理量でしょ. 例えば単位を考えて見れば自明.
13s3018:: 等速直線運動は外から何も力を受けないと止まらないが, その場合は仕事はしていないのか? M: ``その場合'' は何を指すのか? 仕事やエネルギーの定義に基づいて考えればいいのでは(?)
13s3019:: 分子の運動で, 結合角が変わる場合というのがありましたが, どういう時に分子の結合角は変わるのですか? M: どういう時に結合距離が変わるのかは, 分かってるってコト(?) 13s3014 も参照
13s3020:: 分子の運動について考えるとき, 4 原子以上の分子だとさらに複雑になってくるのでしょうか? M: あなたは, どう考えますか? 振動の自由度とか言ってみるテスト
13s3021:: そもそもなんでエネルギーをもつと分子は動くのでしょうか? M: 分子に限った話ではないし, 話の論理が逆なのでは(?)
13s3022:: 授業中に出てきた運動の法則は, 熱エネルギーの大小によって変化を受けますか? M: 法則が変化する???
13s3023:: 授業内では分子全体の運動に並進と回転があると説明していましたが, 教科書内の説明を見ると, 分子の重心が移動するのが分子全体の運動であると書いてありました. これを考慮すると回転運動は分子全体の運動ではなく分子内の運動なのでは? M: その区別は, どのくらい重要ですか? 教科書の記述は, あなたの記述と微妙に異なりますが. // 並進と回転では分子の構造 (原子間の結合距離や結合角) は変化しませんが, 振動では分子の構造が変化します.
13s3024:: 気体は互いに弱い相互作用であるといっていたが, 水が気体となった水蒸気は, 強い相互作用である水素結合は取らないのですか? M: 水蒸気における分子間の距離は? その距離で強い水素結合はあるか? // 強い・弱いは, 何と比較しての話でしょうか? 13s3011 も参照
13s3025:: 量子化学で弱い核力, 強い核力を用いる機会は全く無いのでしょうか. M: それぞれの扱う粒子の種類, 現象, エネルギーなどの守備範囲は(?)
13s3026:: 分子の振動や回転のエネルギーを求めることはできますか? M: もう少しレベルの高い物理化学の教科書や量子化学の入門書を見てください. または, 電子レンジとか赤外線とか言ってみるテスト
13s3027:: 今日の授業で色々な式を微分したり積分したりしていましたが, 微分したり, 積分したりするタイミングというのは, 問題をこなしていけばいつかわかるものなのですか? それとも覚えていかなければならないものなのですか? M: 勉強する目的は, 問題を解くことですか? 勉強とは, 覚えることですか?? (修辞疑問文) // 既知のモノを利用して未知の知りたいものを得るために, どうしたらいいかを考えれば良いのでは(?)
13s3028:: 位置エネルギーが一定である水平面での運動を考えるとき, 運動量保存の法則と力学的エネルギーの保存の法則のどちらを使えばいいんですか. この 2 つは別個のものなんですか. M: 保存されるものが違う. 13s3017 も参照
13s3029:: 気体や液体が原子や分子からできているならばエネルギーは何からできているんですか? M: エネルギーは物質ではないし, 例えば位置エネルギーから運動エネルギーへと変わるように, 異なる形態に変換可能でもある. ちゃんと物理を勉強してよくよく理解しておいてくださいネ
13s3030:: $\displaystyle V = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r}$ においてで $\displaystyle \frac{q_1 q_2}{r}$ がに相当すると思うのですが, 他の部分はどのように相当しているのですか? M: 思うのはあなたの勝手だが, 何をやりたいのか, 意味不明.
13s3031:: エネルギーの単位に J (ジュール) を使いますが, 電力量の単位も同じ J を使うのはなぜですか. M: 同じくエネルギーだから. 電気料金を請求されるときに, 使用した電力量として kW h (キロワット・アワー) を単位に使いませんか? 仕事率は単位時間にする仕事だから, 電力量とエネルギーは同じ次元 (単位) を持つ同じ物理量です. すなわち電気料金とは, 利用したエネルギーに応じて課金されている訳です. 合理的ですね.
13s3032:: 極めて圧力が低い気体中での分子の運動を等速度運動とみなせるのは何故ですか. M: 等速度運動とは何か? 気体中でどんなことが起これば等速度運動じゃなくなるか?? そうなる確率は, 気体の圧力とどんな関係にあるか???
13s3033:: 気体分子と液体分子は分子そのものの性質は変わるのか? M: ``分子そのものの性質'' とはどんな性質か? 具体的には, 何か?
13s3034+:: 分子全体の運動と分子内の運動が同時に起きている場合, 互いの運動が影響しあうことはありますか? M: もちろん厳密には影響がある. もう少しレベルの高い物理化学や量子化学の教科書で, 例えば ``振動回転スペクトル'' の項などを見てください.
13s3035:: クーロン力は両物体がどんなに離れていても働くのですか. M: 距離で力が働き $r + \delta r$ では働かないというように, 境界線が存在するような定式化が成されているか?
13s3036*:: 単原子分子では並進のみとのことでしたが, 実際は回転はしていないのですか? M: 13s3006 参照
13s3037:: 運動エネルギーとポテンシャルエネルギーが常に一定であることは証明できるのでしょうか. それともエネルギー保存の法則に乗っ取って[原文ママ] いるだけでしょうか. M: 重力場中で, 高い所から落下している質点は, 徐々にポテンシャルエネルギーを失い, 速度 (運動エネルギー) を増していますので, ``常に一定'' ではないと思いますが :-p
13s3038:: 体積がなく, 質量があるものがあるのなら, 質量がなく, 体積があるものはあるのですか? // 前回の質問のコメントで分子に聞けばいいと言われましたが, どのように聞けばよいのでしょうか. M: 最初の ``ある'' は, どういう意味ですか? 何のことですか? // もちろんジョークです :-) 本当は, その構造が最も安定だからです. 13s3014 参照
13s3039:: 分子の並進だけを覚えるだけで今後の問題は解けますか. M: 13s3027 の回答を参照
13s3040:: この授業では分子と空気との摩擦について考える必要はないのでしょうか. M: ``分子と空気との摩擦'' って何ですか?
13s3041:: ポテンシャルエネルギーはすべて距離で微分すればよいのですか? M: ``よい'' とは, 何の話か?
13s3042:: 分子が分子内で運動している時や分子間で相互作用がある場合, やはり, 分子同子[原文ママ]の衝突で運動量は保存されるのでしょうか. また, どのような場合でも, この法則は成り立つのでしょうか. M: 13s3003 の回答参照. てゆーか, 物理の基本を復習すべし
13s3043:: 「きわめて圧力が低い気体中での分子の運動は, ほぼ等速度運動と見なしてよい」(p.12, l.14) とありますが, なぜ圧力が低いと等速度運動をして, また, 圧力が高い場合はどのような運動をしますか? M: 13s3032 参照
13s3044:: 核力は原子核による引きよせられる力, 重力は地球の中心に引きよせられる力だとしたら, クーロン力は何に引きよせられる力なのでしょうか? M: 前提が偽なら, どんな結論でも真になる.
13s3045:: 分子の運動で並進・振動, 回転がありましたが, これらは, どのように発見されたのでしょうか. M: 私は知りません. 調べて分かったら, 教えてくださいネ. てゆーか, 読書感想文のネタ?!
13s3046:: 分子の運動の仕方には分子の種類によって何か法則のようなものはありますか? M: 13s3020 参照
12s3017:: 運動量保存則について, もし仮に質量が 0 の物質が存在したとして, その 2 つの物質が互いに衝突したら, その後, どのような運動をすると考えますか? なのでとなり運動しないというのが正解ですか? これを知ったからどうかなるということはありませんが, 先生はどう考えるかを聞きたいだけです. M: 前提が偽なら, どんな結論でも真になる. // 質量は零だが運動量は零でないというモノはある. // 自分でこの質問の評価を下げている訳ですね.
12s3024:: 化学で取り扱うのはほとんどがミクロな部分なのにどうして単位で kg を使うのですか? M: e $= 9.11 \times 10^{-31}$ kg の, 何が不都合なのですか?
12s3026:: 位置を時間で微分すると速度が得られますが, ``微分'' という操作でなぜ得られるのか? M: 微小区間の平均速度 $\displaystyle v = \frac{\Delta x}{\Delta t}$ の極限, ではダメなのか?
12s3047:: 教科書 p.24 に気体分子の運動エネルギーは温度に依存するという関係式「 $\displaystyle \frac{1}{2} m \langle v^2 \rangle = \frac{3}{2} k T$ 」で, なぜ係数に「 $\displaystyle \frac{3}{2}$ 」が現れるのですか? M: p.25 の最初の説明では不満ですか? (厳密には, 比例定数が $\displaystyle \frac{3}{2} k$ なわけだが) // 正確には分子分配関数を用いて並進の平均エネルギーを求めるのだが, 詳細は上級の書籍参照 (例えばマッカーリ&サイモンの §17.3).
11s3001:: 物理量には全て単位があるのでしょうか? アボガドロ数 (これは mol $^{-1}$ で定められていますが) のように, 数のみで規定されているものはありますか? M: 全ての物理量を知っている訳ではないので, 私はわかりません. // 今では ``アボガドロ数'' というものはありません.
11s3014:: $W = F \times X$ などの定義が確かであることはそれを用いて解いた答え, 問題が現実に即しているかどうかによって判断されてきたのでしょうか? 普段問題を解く際の仮定なども経験的に正しい答えになるから使っているのか教えていただきたいです. M: 何かがズレてる. 定義と仮定は全く別のもの.
11s3022:: 物理化学の分野で現在最も注目されている分野は何ですか. M: 注目の程度を, どうやって測るのか?
11s3031:: 地球は宇宙に浮かんでいるので地球は, ポテンシャルエネルギーを持っているのですか? それとも, 無重力で重さがなければ, ポテンシャルエネルギーはゼロになるのですか? M: 何が ``それとも'' なのか, 意味不明. // 地球は, 太陽や銀河による重力場中にあるので, その意味でポテンシャルエネルギーを持っている. あたりまえ. // 無重力と重さがないことは, 別のコト
11s3032:: ミクロな視点ではニュートン力学で説明できない場合が多いのに, 気体分子の運動を考えるときに, ニュートン力学を用いて考察するのはなぜか. M: 説明できるから (自分で言ってる(?!))
11s3046:: 量子力学的現象とは, 例えばどのようなものか. M: 量子力学的でない現象の具体例は? ``量子力学的'' とは?
10s3008:: 実在気体でも弾性衝突は起こりますか. M: 13s3003 の回答参照
10s3028:: 最近ヒッグス粒子の存在が確定したようですが, この事象は構造物理化学においてどの様な影響を与えるでしょうか. M: 別に. 学問の基本的な所で何かが変わるとは思えませんが.
09s3043:: 化学反応前後におけるエネルギー保存則は質量保存則の内容を前者に含めるような形にすればよいのでしょうか? M: 意味不明. // 化学反応で相対論的エネルギーの出入りがあるのか?

Ryo MIYAMOTO, 2013-10-28