物理化学 AI (20090420)
M: 以下は宮本のコメント
- 03s2026:
- 一般的に冷たいものと, 熱いものを混ぜ合わせると, 熱いものは冷たく, 冷たいものは熱くなり結局は均一の温度になってしまいます. これとは逆に, 混ぜ合わせることによって熱いものはより熱く, 冷たいものはより冷たくすることは可能ですか ? M: 熱力学の第二法則とか勉強してください.
- 05s2004:
- 実在する世界 (系) では, 授業で扱ったような系の他に摂動論的な何か色々 (摂動) があるから実験結果が重要になるのですよね ??
M: 実験結果が重要になる主たる理由は, そういうことじゃないと思いますけど...
- 05s2083:
- 量子化学の本で「オススメ」がありましたら教えて下さい.
M: サポート web 頁に記載してます.
- 07s1006:
- ・物理化学の分野で一般に一番難しい (分かりにくい) と言われている部分はどの部分ですか ? // ・量子力学の分野で分散 (σ2) が 0 ということは 本当にありえるのでしょうか ? (あまりイメージがつかないのですが) (実際計算したらありえたのですが)
M: 物理化学それ自体が, 数式を用いた記述などのために, 化学系の学生には苦手意識を持たれているようです. // まあ現実の系では, 多数の分子の集合体に対しての観測ですからねぇ.
- 07s3032:
- この紙は自分で用意するんですか ? M: そう説明したつもりだったのですけど, 通じていない人がいたみたいですねぇ.
- 07s3042:
- この本で時間に依存する話がこれだけ少ないという事は ハミルトニアンに時間を含んだとしても粒子の存在確率は時間に依存しない事になるのですか ? ただ, 取り扱わないだけですか ? M: 存在確率がどうかという科学的真理は, 多数決で決まるものではないと思いますけど. また授業で紹介した結果は, しかるべき前提が成り立つ場合にそうだということです.
- 07s3048:
- 時間に依存する Schrödinger 方程式について, ^H が時間を含む場合については取り扱わないのですか ?
M: まあ普通は, アインシュタインの A 係数とか B 係数とか, フェルミの黄金則とかでしょうか.
- 07s3049:
- 電子の速度は, どんな原子でも変わらないのですか.
M: 例えば水素類似原子に対するボーアモデルを考えると, どうなるでしょうか.
- 07s3051:
- 授業が始まって 1 週間経ち, 専門系の授業が増えた. この中で事象の説明に物理化学で話された内容がチラチラとその考え方の根底に見えかくれしている気がします. 何となく地下で太いパイプでつながっていたのだと感じられます. それが, どのように展開, 応用 (利用) されていくのかは, 今のところわかりませんが. もっと先に進めば, どんな叙景が見えてくるのかわかりません. 只, 今のところは, 只管 [(ひたすら) ゴメンナサイ, この言葉読めませんでした
f(^^;;
] 進すだけです.
M: 有機化学も無機化学も, 教科書の最初での電子の原子軌道の話や分光学的な話において, その基礎の理解には量子化学的な知識が必要です.
- 08s3001:
- 実験ミスで目的のものとは違うものが生成してしまったもので有用だったものってあるんですか.
M: ノーベル化学賞を受賞した白川先生のエピソードを聞いたことないのでしょうか. または, ポストイットとか.
- 08s3002:
- ・では先生は魂とは何だと考えますか ? // ・魂は原子や分子で考えられないのでしょうか ? M: 原子や分子でできているとしたら, ゼロでない質量を持つはずです. 魂を失うと (死亡すると) 21 g くらい体重が減るのでしょうか ?
- 08s3003:
- 水道水が沸騰するときに出てくる泡は, 水の中に含まれているものが気体となって出てきているものですが, 純粋な H2O を沸騰させた場合, 水道水と同じように沸騰するでしょうか. M: いろいろな意味で, 本気ですか ? と. 沸騰して出てくる気体の水蒸気の元は, そりゃ液体の水ですから, 水の中に含まれているものが気体となって出てきたと言えなくもないですけどねぇ.
- 08s3004:
- ヒトはいつか死んでしまうのに なぜ生きるのでしょうか ?
M: われわれの宇宙は, いつか必ずエントロピー的な死を迎えるのであれば, 全ては無意味という主張でしょうか.
- 08s3005:
- 水銀が常温で液体なのは なぜですか ?
M: 常温が 25 ℃
である科学的必然性はないので, 水銀の件も偶然だと思います. これ, 以前に聞かれたことがあるような気がすると思ったら, 20081017 の 08s3003 で答えてましたね.
- 08s3006:
- 宇宙で液体を球状以外の形にすることは可能でしょうか ? M: 方円に従ってみせているのも, 宇宙での出来事ですけど ?
- 08s3007:
- ある空間に, 物質や元素が何も無い, 無の空間を作り出すことはできると思いますか ?
M: 粒子・反粒子対の生成・消滅という真空の描像に基づくと, どうでしょうかね.
- 08s3008:
- 高校で世界史を学ばされた意味がわかりません. 先生は, 世界史を学ぶ意味をどう考えますか ? M: 道具は使い方次第で有用にもなることは, ハサミのたとえで明らかなのでは ? 無用であるとの現時点での判断が, 将来に渡って正しいという保証は ?
- 08s3009:
- 水は結晶となるとき六方結晶形となり密度が低くなるのだがなぜ六方結晶形となると密度は低くなるのか.
M: ``六方結晶形'' とやらが低密度の原因なのでしょうか ? 他の六方晶系の化合物, 例えば石英は, どうでしょうか.
- 08s3010:
- 1. この世には 4 つの力…重力, 電磁気力, 強い力, 弱い力がありますが, どうして後半 2 つは 形容詞+力 といういい加減な名前なのか. // 2. 某アニメに ``フレイヤ'' という兵器が登場しました. ウランを使用していることから現実世界の核兵器のような位置付けの強力な兵器ですが, 放射能を出すのではなく, 一定空間を消滅させる能力を持っています. フィクションではありますが, この架空の兵器をどう思いますか, 幼稚な発想でしょうか.
M: いい加減かどうかはわかりませんが, いわゆる核力の強いものと弱いものという意味でしょうか. // 最近読んだ SF でも, ある一定範囲の空間を超空間に放り込む兵器というものが出てきました. マイクロブラックホールのようなものが, 近いのではないかな.
- 08s3011:
- 原子核をとりまく, 電子の運動を人間がこわすことは可能なのですか ? 可能なら どうなってしまうのですか ?
M: ``こわす'' とは, どうすることでしょうか. 化学反応により分子の構造が変化すれば, 電子の運動状況が変化しますから, 元の状態が壊されたことになるのでしょうか.
- 08s3012:
- 問題 4.7 でハミルトン演算子の ^H を
^H = -\hbar2/2m (∂2/∂x2 + ∂2/∂y2)
としていますが, ハミルトン演算子は他にもいくつか種類があるのですか ? また, あるとすれば どのように使い分ければ良いのですか ?
M: ハミルトニアンは, 全エネルギーを与える演算子です. 対象となる粒子が持つエネルギーの由来に応じて, 対応する演算子も色々でしょう.
- 08s3013:
- いろんな色の光がまざると白くなるのに対して, 絵の具などでは黒くなるのはなぜですか. いろんな色を反射するので白くなりそうな気がします.
M: 色の加算混合と減算混合と区別するようですね.
- 08s3014:
- 二酸化炭素が固体になるとドライアイスになるけど, 水素が固体になったものを今の化学技術でつくることはできるのか.
M: 圧力と温度が相の状態を支配することが, 相図によって示されています (物理化学 B を勉強してください). 要はその圧力・温度を達成できるかということですね.
- 08s3015:
- 「おうし座の方向にある恒星『イライアス 1』ではダイヤモンドの微粒子が, 太陽系なら海王星くらい離れた領域に分布していることを, すばる望遠鏡が観測した」というニュースを目にしました. どのようにしてダイヤモンドがあるとわかったのですか ?
M: ダイヤモンドの存在自体は, 以前から知られていて, このたびすばる望遠鏡で観測された赤外線スペクトルから, 恒星の回りの分布を調べたらしいですね. 観測されたスペクトルから分子構造を推定することは分光学のなせる技です. すなわち量子化学の応用問題です.
- 08s3016:
- ・フラーレンはフラーレンの構造の中に原子や分子を入れることで色々と性質がかわるらしいのですが, どのようにしてフラーレンの中に分子などをいれることができるのでしょうか. // ・光は, 粒子と波動の二重性をもつなにかと考えられていますが, その光はある空間内 (例えば箱などの空間) に入れて存在させつづけることはできるのでしょうか.
M: フラーレン合成時に炭素棒中に金属を混ぜておくという方法は聞いたことがあります. 化学反応によってドアを開け閉めするようにして, 内部に小分子を入れる方法もあるかもしれませんね. // 反射率 100 % の鏡は現実的ではなさそうです. しかし空洞放射のための空洞内には, プランクの分布に従う格子が充満していると言えるかもしれませんね.
- 08s3017:
- もしできたとして, 地面にトンネル (たとえば, 日本〜ブラジルの間でトンネルを掘る) を掘って, 石を落とした場合落とした石は通過すると考えられますか ? [絵は省略] M: 重力のポテンシャルエネルギーと運動エネルギーの保存とか, 空気の摩擦とかは, どう考えましょうか ?
- 08s3018:
- 一般的には, 温度が高いときに反応速度は速くなりますが, 温度が高いときに反応速度が遅くなる (または温度が低いときに反応速度が速くなる) ときってありますか.
M: 一般に酵素反応には最適な温度が存在することが知られていますよね. その他の場合については, 教科書下巻を参照してください.
- 08s3019:
- 火はなぜ上向きになるのでしょうか ? M: 本気ですか ? ファラデーの ``ロウソクの科学'' でも読んでみてはいかがでしょうか. 軌道上にある国際宇宙ステーション ISS 内ではどうなると思いますか ?
- 08s3020:
- 物理の法則を変えるとしたら, 何の法則をどう変えますか. M: どうやって変えるのでしょうか ? ちょっと意味不明です.
- 08s3021:
- 調和振動子が二原子分子のモデルになるようですが, 現実には分子どうしが衝突して, 不規則な運動をしていると思います. 本当に調和振動子をモデルにして良いのでしょうか.
M: モデルとしての良し悪しの判定規準は何でしょうか ? 調和振動子からズレる (ズレたとして) 主たる原因は何でしょうね ? 振動の速さと衝突の頻度との関係は ? また振動エネルギーと衝突のエネルギーとの比較は ?
- 08s3022:
- 森林浴するとマイナスイオンが吸収されて体にいいと聞いたことがありますが マイナスイオンって本当にいいのですか ? またどのような効果があるのですか ? M: 化学系の学生がこういう質問をすることに, ある種の驚きを禁じ得ません. まず, マイナスイオンの効果については, それを主張する側に立証責任があります. ちなみに, ``マイナスイオン'' って何ですか ?
- 08s3023:
- ニュートリノ存在は[ママ], どのようにして確認できたのでしょうか.
M: 発見の歴史を調べてみてはいかがでしょうか. パウリやフェルミの名前も出てくるでしょう.
- 08s3024:
- 仮説 4 の説明のときに, 重み付き平均値といっていましたが, 重みとはどうこうことですか ? M: 本気の質問ですか ? 期待値も知らないのでしょうか ? 宝くじを買って獲得されると期待される賞金金額の計算方法を習わなかったのでしょうか ??
- 08s3025:
- 弘大生は大学院への進学率が他の大学と比べて低いのですが, それはどういった理由からなのでしょうか. M: 学部・学科により進学率は異なると思われるので, 大学の学部・学科構成によって見かけの進学率は異なるでしょう. そんな進学率よりも, あなたの勉学に対する興味の持ちようによって, もしも化学 (理科) が好きならば, 大学院進学を自分の進路の一つとして考えてみてください.
- 08s3026:
- 金属が変形するのは, 結晶欠陥が重要な働きをするそうです. では, 結晶欠陥が全く存在しない金属は現在作られているのでしょうか ? また, 存在するならば硬度と強度はどうなるのでしょう ?
M: ``結晶欠陥'' という言葉が耳慣れないですが, 格子欠陥や不純物を全く含まない結晶を作ることは, 現実的ではないようです (端は必ず存在するし). 物性については, 普通の結晶とは異なる場合もあるかもしれませんね.
- 08s3027:
- なぜ周期表の第二族に属する元素のうち マグネシウムやベリリウムが他の第二族元素とは異なった化学的性質を示すのか.
M: 元素の化学的性質は価電子に支配されると, 化学では考えますよね. より正確には, 価電子の入っている原子軌道のエネルギーレベルや, 軌道の広がり (電子密度分布) が重要であると言うべきでしょう.
- 08s3028:
- ^H が時間を含まない場合は変数分離できるということは時間を含む場合はできないということですか. ではどのように算出するのでしょうか. M: 何を算出するのでしょうか ? ということは置いといたとしても, ある命題と同値なのは対偶であって, 裏や逆ではありません.
- 08s3029:
- 光と音の速さの違いがわかりやすいのって雷以外に身近にありますか ? M: 打ち上げ花火や, 頭上を通過する飛行機はどうでしょうか ?
- 08s3030:
- 先日 ド・ブロイ の物質波の本を読んだのですが, その中で「onde de phase」が電子とどのような関係にあるのかについて「電子に付随する」という表現をしていました. よく分からなかったのですが, どのような意味だと思いますか ?
M: ``onde de phase'' は英語で ``wave of phase'' で合ってますか, phase は位相よだね. ド・ブロイは, 物質波をパイロット波と考えていたので, そんな表現になったのではないでしょうか.
- 08s3031:
- ^H が時間を含む場合はどうして変数分離できないのですか ? M: 授業で説明した例を含めて, 自分の手を動かして計算してみてください.
- 08s3032:
- 原子の陽子や電子を強力な力をかけて, 陽子数, 電子数をかえることで違う原子にすることは原理的に可能ですか.
M: 現在の宇宙に存在する多種の元素が, ビッグバン以来どのようにして生成してきたというのでしょうか.
- 08s3033:
- 規格化直交系を示すとき, 規格化していることと, 直交系であることを示して規格化直行[ママ]しているとしてもいいんですか. M: 説明方法に, 唯一絶対のものは無いと思いますけど.
- 08s3034:
- 原子に含まれる陽子と電子は, 電気的にそれぞれ + と − ならば なぜくっつくことがないのですか ? M: ボーアモデルとか, 不確定性原理とか, キーワードらしきものをつぶやいてみるテスト.
- 08s3035:
- 宇宙では液体が球状になるのはなぜか. M: 08s3006 参照.
- 08s3036:
- 方位磁石はよく壊れたり, くるったりする印象がありますが, 何が原因なのでしょうか ? M: 磁針自体は何で出来ていて, どうやって作るのでしょうか ? 調べてみてください. 作成方法が分かれば, 狂う原因にも予想がつくのではないでしょうか.
- 08s3037:
- マイナスイオンは実際に安らぎを与えたり, 髪に良い影響を与えるのか. 逆にプラスイオンは全く逆の効果を与えるのだろうか. M: 08s3022 参照.
- 08s3038:
- 拡声機で音が大きくなるのはどのような原理なのか. M: 電気回路の増幅器の原理を聞いているのですか ?
- 08s3039:
- 陽子や中性子, 電子, 粒子にもし硬さがあるならば傷がつくということはありますか ? [絵は省略]
M: 素粒子の硬さって, 何でしょうね ? ところで仮に陽子に傷がついたとすると, 傷の有無で陽子を区別することができることになりますね.
- 08s3040:
- 地球はどのようにして磁場をもつようになったのですか ?
M: 地球の歴史の中で磁極の強さや位置の変動もあったようですし, 短期的にも変動があるようで, 興味深い問題ですね.
- 08s3041:
- ビッグバンにより, 多数の物質・反物質が生まれ, 対消滅していきましたが, その際, 偶然反物質が生まれなかった物質によって, 私達の世界は構成されています. この時, 現在の私達の世界に残らなかった物質はあったと考えてよいのでしょうか. それとも, 膨大な物質・反物質の生成により, 現在の全ての物質が残ったと考えてよいのでしょうか. M: ``それとも'' の前後で, 文脈がどうつながるのか, よくわかりません.
- 08s3042:
- 雪の結晶が六角形のようになっているのはなぜですか ?
M: 08s3009 と関連した質問でしょうか. リブレクトの ``スノーフレーク'' も見てはいかがでしょうか.
- 08s3043:
- 質量が減って, その分はエネルギーとなりますが, エネルギーを質量にすることはできますか ?
M: E=mc2 に従って, わずかな質量が膨大なエネルギーに変換されることを考えれば, 逆に少量の質量を得るためにも膨大なエネルギーを必要とすることになりますね.
- 08s3044:
- どのようにすれば限界まで摩擦を減らすことができますか.
M: 限界かどうかについてはクラークの第二法則を適用するとします. (高校) 物理の教材で, エアクッション付きのレール上を走る台車があったかと思いますし, 惑星探査機のはやぶさや月探査機のかぐやは, 大気による摩擦のない空間を飛行していますね.
- 08s3045:
- 水と油がまじわらないのは周知の事実ですが, なぜ粉ミルクは水分と脂質が分離しないのですか ?
M: 高校化学レベルでも, コロイドとかミセルとか, 界面活性剤とか習わなかったのでしょうか.
- 08s3046:
- 現在, 存在する金属で, あらゆる酸に溶解しない金属はありますか ?
M: 金属の溶解は, 酸塩基反応ではなく酸化還元反応ですね.
- 08s3048:
- キラルな構造は, どのように発見されたのか ?
M: 幾何異性体の数とかかな ? パスツールによる酒石酸の光学分割の話と関係あるでしょうか ?
Ryo MIYAMOTO, 2009-04-27