出産前後の痔にはご注意!

教えて下さい。

理想気体に対する法則として、
・ボイルの法則:
  等温変化の下で体積は絶対圧力に反比例する
・シャルルの法則:
  等圧変化の下で体積は絶対温度に比例する
と習いました。

これらを合わせた法則として、
・ボイル・シャルルの法則:
  体積は絶対圧力に反比例し、絶対温度に比例する
というものが知られていますが、釈然としません。

ボイル・シャルルの法則は、等温変化の下ではボイルの法則に、等圧変化の下ではシャルルの法則になるので、2つを合わせた表現であることは解るのですが、ボイル・シャルルの法則に対しては特に変化の過程に対する条件が示されていません。例えば断熱変化は等温変化でも等圧変化でもないですが、この法則が使えるということになっています。

ボイル・シャルルの法則は、2つの法則の演繹の結果ではなく、実験的に証明されたもの、ということなのでしょうか。それとも考え方が誤っているだけで、実際には演繹から得られる結果なのでしょうか。

A 回答 (5件)

>過渡状態の特定の挙動を前提としたボイルの法則、シャルルの法則から、特定の挙動に限定せず適用できるボイル・シャルルの法則を導けるのかがよく解らないのです。



ボイルの法則、シャルルの法則は平衡状態について成り立つものです。
系を指定する温度、圧力、体積が確定している状態です。変化の途中の状態(=非平衡状態)には適用できません。変化の途中では温度や、圧力がまだ均一にはなっていない(=状態が確定していない)からです。
グラフを見れば連続的に変化させている様に見えるかも知れませんが各段階で温度、圧力、体積が確定するのを待って状態を決めています。「過渡状態」にも適用できると書いてある本はないはずです。

ボイルの法則を表す反比例の式のグラフを見て変化の途中を表していると考えているのではありませんか。グラフ上の点A,B,CについてBはA,Cの間にあるから「過渡状態」であるという意味で使っておられるのでしたら「過渡状態」という言葉の誤用です。グラフの上の各点は平衡状態を表しています。平衡状態と平衡状態の間にある平衡状態のことを「過渡状態」とは言いません。「過渡状態」=変化の途中の状態=非平衡状態 のはずですね。混乱の原因はこの付近にありそうです。(「過渡状態」という言葉をどういう意味で使っておられるかをはっきりさせないと話がかみ合わない可能性があります。)

>ボイルやシャルルの法則が、いかなる熱的過程に対しても始めと終わりで温度(圧力)が同じならば、などとしてあれば納得できますが・・・

「系の状態を温度、圧力、体積で指定できる」というのはそういうことではないでしょうか。
初めと終わりしか状態は考えていないはずです。変化の途中については「温度、圧力、体積」の3つが確定していないのですから。

この回答への補足

>ボイルの法則を表す反比例の式のグラフを見て変化の途中を表していると考えているのではありませんか。グラフ上の点A,B,CについてBはA,Cの間にあるから「過渡状態」であるという意味で使っておられるのでしたら「過渡状態」という言葉の誤用です。

正に仰る通りに、「過渡状態」という言葉を誤用していたようです。等温変化や断熱変化のような過程を指しているのかと思い込んでしまっていました。平衡状態に落ち着くまでの状態、ということですね。(それを知った上で自分のコメントを読むと全くとんちんかんで、お恥ずかしい限りです・・・)

また、反比例のグラフの2点間の部分を変化の途中と考えていたのもご指摘のとおりです。過渡状態の挙動を表していると考えていたわけではなく、平衡状態をほぼ保ったままごくゆっくりと等温で変化させていったときにこのグラフ上をたどっていくイメージでした。等温状態を極限までキープしたまま変化させるのが「等温変化」なのかと思っていたのですが、まずそこが間違っていたようです。2つの平衡状態の間に温度が定まらない過渡状態を挟んでいても始めと終わりが等温ならば等温変化で、この下でボイルの法則等は成り立っているのですね。

ようやく理解できました。

補足日時:2011/11/06 12:24
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この回答へのお礼

とても基本的な部分で誤った認識を持っていたことが解り、為になりました。
ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2011/11/06 12:25

簡単に言ってしまえば


>断熱変化は等温変化でも等圧変化でもないですが
⊿tの極めて短時間の観測では立派な等温変化で等圧変化です。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2011/11/06 13:54

過渡状態とはいっても熱力学で普通扱うのは例の「準静的過程」ですから、


「過渡状態」に属する全ての状態は熱平衡状態であることが仮定されています。
ゆえに、「過渡状態」にあたる全ての状態でも状態方程式(ボイル-シャルルの法則)が成り立ちます。

熱平衡状態でなければ、状態方程式が成り立つことは保証されません。
たとえば、真空中への自由膨張(ジュールの実験)だと、変化の途中で状態方程式は使えません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2011/11/06 13:54

「圧力と温度がそれぞれ等しいような二つの状態は、同じ状態である」(理想気体の状態は、圧力と温度だけで指定できる/圧力と温度がそれぞれ等しいのに体積が異なるような状態は存在しない)ということを仮定すれば、ボイルの法則とシャルルの法則からボイルシャルルの法則が導けます。


(ただし物質量は固定して考えることにします)

これを仮定すると、たとえば (p_0, T_0) で指定される状態と (p_1, T_1) で指定される状態の体積の関係が知りたければ、何か一つの方法で (p_0, T_0)→(p_1, T_1) と変化させたときの体積変化を調べれば充分ということが言えます。

まず (p_0, T_0) から (p_1, T_0) という状態へ、等温変化させます。
最初の状態での体積を V_0 とすれば、ボイルの法則より (p_1, T_0) での体積は V_0p_0/p_1 となります。
次に、この (p_1, T_0) から (p_1, T_1) という状態へ、等圧変化させます。
シャルルの法則より、 (p_1, T_1) という状態における体積は (V_0p_0/p_1)*(T_1/T_0) = V_0p_0T_1/(p_1T_0) であることが求まります。

この方法で任意の (p, T) 状態へ遷移できるので、結局気体の体積は T に比例して p に反比例することが言えます。

この回答への補足

等温変化、等圧変化を、「限りなく等温を保ちながら」「限りなく等圧を保ちながら」の連続的変化と誤認識しており、この下でしかボイルの法則・シャルルの法則が成り立たないのかと考えておりました。

始状態と終状態の状態量のみを考えればよいと教えて頂きましたので、heboiboro様のご回答の内容で納得できました。

補足日時:2011/11/06 12:48
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2011/11/06 12:48

ボイル・シャルルの法則は二つの安定した状態での挙動です



ある状態から他の状態に推移する際の過渡状態の挙動を示すものではありません

この回答への補足

過渡状態の挙動を示す法則でないことは理解できています。過渡状態の特定の挙動を前提としたボイルの法則、シャルルの法則から、特定の挙動に限定せず適用できるボイル・シャルルの法則を導けるのかがよく解らないのです。

素朴に考えると無理がありそうなのですが、テキストやウェブ上の情報では、当然のように「これらからこれが言える」としてあります。

ボイルやシャルルの法則が、いかなる熱的過程に対しても始めと終わりで温度(圧力)が同じならば、などとしてあれば納得できますが・・・

補足日時:2011/11/05 23:43
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2011/11/05 23:44

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Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

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Qボイルシャルルの法則の熱の出入りについて

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ところが、これをボイルシャルルの式に当てはめると
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もう既に今までの方の解答ですんでいるように思いますので補足です。

何か法則とか、式とかの理解の仕方に食い違いがあるようです。現実に起こっていることを無視して式を当てはめる、または式が当てはまると考えているのではないでしょうか。

ふつうに圧縮すれば温度が上がります。温度が上がれば圧力は2倍ではない筈です。「体積を1/2にすると温度が~度上がった。圧力はいくらになっているだろうか」となぜ考えなかったのですか。熱くなったにもかかわらず「圧力は2倍になっているはずだ」となぜ考えたのですか。圧力の測定はしていないわけでしょう。推測ですね。体積は目で見てわかります。圧力、温度は高くなったと言うことはわかりますがいくらになったかというのはすぐにはわかりません。

「体積が半分になって、圧力が2倍になったのであれば温度は等しいはず、ところが温度が高くなったから圧力は2倍ではないはずだ」という風になぜ考えなかったのですか。

>ところが、これをボイルシャルルの式に当てはめると
例えば、ピストンを半分押し下げた場合を考えると
圧力は2倍になり、体積は1/2になります

「ボイルシャルルの式を当てはめると」と書いてありますが当てはめていないのでしょう。ピストンを半分押し下げたらということしか書いていないわけですから。熱くなることは前に書いてありますが圧力が2倍というのは式からではなくて貴方の思いこみでしかないわけです。思いこみを式でチェックするのではなく、式が間違っているという判断を下してしまいました。正直に当てはめようとすれば、「体積は?」、「温度は?」、「圧力は?」と考えていくはずです。この内の2つが決まれば残りの一つは決まってしまいます。その時にボイル・シャルルの式を使います。

測定はかならずある条件の下で行います。従ってその測定の結果得られた規則性もある条件の元でのものです。

ボイルの法則は温度一定の時の関係です。シャルルの法則は圧力一定の時の関係です。

「圧縮すればかならず温度が上がると思う。ボイルの法則で温度一定といっているのはどういう風にしたら実現できる条件か?」という問なら意味がわかります。(ここまで整理できていたらこの答えも自分で見つけることが出来ていたとも思います。)

ちなみにボイル・シャルルの法則というものは存在しないようです。ボイルの法則を現す式とシャルルの法則を現す式とを1つにまとめたものがPV/T=一定です。単に1つの式にまとめただけですから法則という内容のものではないのです。受験化学の中で公式暗記の対象として扱われるようになったからのものかもしれません。単なる関係式を法則と呼んでいる人がよくいます。速さの定義式まで法則と呼んでいる人がいます。

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Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
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Q単位:m3NのNの意味を教えて下さい

例えば、濃度などで使われる容積の単位らしいのですが、
Nの意味を教えて下さい。
(Nm3と表示する場合もあるようです)

Aベストアンサー

よく化学で言うところの「標準状態」
Normalized condition.
標準とは俗に言う、
「0℃1気圧」とか「15℃1気圧」とか「20℃1気圧」。
どれを使ってるか確認しないとだめ。
公害や排ガス規制の場合は確か0℃1気圧。
気体は温度で体積が変わるので。

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
申し訳ありませんが,あとは寡聞にして知りません。

(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

(4)
私はちょっと知りません。ごめんなさい。ニックネームは,あったら私も教えて欲しいです。

(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
キザになってしまうかどうかは,質問者さんのパーソナリティにかかっているでしょう(^^

*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

では(∂∂)/

Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

Aベストアンサー

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻...続きを読む

Q物理学を学んだ学生の就職について

物理学を学んで修士課程を終えたとして就職でどうのような選択肢がありますか?

Aベストアンサー

buturidaisukiさん、こんにちは。

就職のことはやはり気になりますよね。同じようなことを普段よく尋ねられるので、多くの卒業生を見てきた経験から現実にどうかということを書かせていただきます。

まず、結論から書きますと、ANo.1~ANo.3の皆さんも書かれているように、本人さえしっかりしていれば、大抵の会社は選択肢に入ると思います。

ANo.4さんは、分野は影響は受けると書かれていますが、ある程度、そういうこともあるでしょうが、それほどではないと私は思います。というのは、元々、理学部を卒業する場合には、勉強した「知識」をそのまま使って企業で活躍するというセンスよりも、むしろ、そこで習得した「能力」を生かすというセンスだからです。逆にもし工学部を卒業しても、そこで学習した知識がそのままどんぴしゃで企業でも使えるケースは珍しいようです。

また、物理の中での理論と実験の違いですが、私の知る限り、理論だと実験よりも会社には不利ということはないと思います。それには二つ理由があります。一つは現代の産業の現状は、IT系に重点が移ってきていて、理論系なら殆どの場合コンピューターをかなり使いますので、その面でかえって有利であること。もう一つは測定器や作業機械の使い方などは、実験系だからといって同じ機械を使うとは限りませんし、どちらにしても入社後に勉強するケースのほうが多いと思われるからです。

企業の中で、理学部出身の人が工学部出身の人よりも少ない主な原因は、日本中で工学部の定員が非常に多いことでしょう。私の見る限り、卒業生が就職で苦労するケースは、分野というよりも、むしろ個々人のパーソナリティに依ることが多いように思われます。企業では周りの環境に柔軟に順応してくれる人、しっかり意思疎通の出来る人を好むでしょうし、当然、企業の利益にかなわないことをしたいという人は、どんな学部の卒業生でも取らないでしょう。


次に具体的な現状を書きます。どこの大学とは、もちろんここでは書けませんが、卒業生の就職先はやはりIT係を中心に製造業が多いです。それは元々日本の産業構造自体がIT係に重点が移ってきているためだと思います。一言にIT係といっても、かなり幅が広いですし、IT係以外の製造業も多いです。どんな製造業でも最近はコンピューターはかなり使うと思われます。

製造業の中には当然、民間企業の研究所に就職するケースもあります。民間企業の研究所では、ごく一部の例外を除いて、その企業の利益に直結することを研究します。その内容は、物理学に基礎を置いた研究もありますし、物理学とは直接の関係のない研究をすることもあります。物理の卒業生はどちらの方向にも進んでいます。ただし「直接の関係のない」と言っても、物理はあらゆるものの基礎になりますから、殆どのものは何らかの関係はあります。

次に多いのは、公務員や中学高校教諭だと思います。その場合は、もちろん、公務員試験の勉強や、教員免許をとり教員採用試験の勉強をする必要があります。

製造業に比べれば、数は少なくなりますが、商社や金融関係に就職した人もいます。また特殊な例ではパイロットになった人もいます。


せっかく物理学を勉強したのに、就職した後に直接に関係のないものをやるのは勿体ないとか、しんどいとか思われるかもしれません。しかし、ANo.3さんも書かれているように、物理学というのは、あらゆる学問や科学技術の基礎であり、また、知識そのものを使わなくても、物理学を学ぶ過程で習得した「現実に根ざした論理的思考」というのは、どんな分野にも共通に必要なものなのです。ANo.4さんも書かれているように、「仮説・検証・修正」という物理学の方法は、あらゆることに適用が可能です。

また、「知識の陳腐化」ということがあります。技術というものは日進月歩ですから、大学でどんな分野の学問をした場合でも、どのみち入社後にも勉強をし続けていかないといけません。しかし理学系と工学系の違いは、理学部で勉強したことは、時間が立って成り立たなくなるようなことではないというところです。物理で言えば、力学や電磁気学などの知識が陳腐化することは未来永劫ありません。それらは自然界の法則だからです。ところがある特定の「技術」というものは、多くの場合数年で陳腐化してしまいます。

さらに、逆に基礎的な知識が必要になったときに、技術だけを学んでいた人が基礎に立ち戻って勉強しなおすのは、大変なエネルギーが必要になります。一度でも基礎を十分に勉強したことがある人は、忘れてしまっていても、少し勉強すれば思い出すことができます。基礎をしっかり勉強した上に応用を勉強するほうが、応用だけを勉強しているより安心です。

これは教育関係に進む場合も同様だと思います。やはり理学部でしっかりその分野の内容を勉強しつつ教員免許も取るほうが、教育学部で教員免許をとるよりも好ましいと、個人的には思っています。(両方やるのは確かに大変ですが。)


最後に、修士課程に進むメリットについて付け加えます。学部で、およそ力学、電磁気学、量子力学、熱統計力学を学習するわけですが、それは学問の基礎の部分です。卒業研究~修士課程で、研究(らしきもの)に手を染めることにより、その基礎部分の知識の本当の意味が、より正しく深く理解できます。また、現実の問題を考えることにより、「問題解決能力」も身につけることができます。研究の世界では必要に応じて問題を自分で整理して設定する能力が求められます。誰かがきれいに作った問題を解くだけの話ではなくなってくるのです。そのような能力はどんな分野に就職しても必要とされるものです。大学院ではその部分も学ぶことが出来るはずです。

buturidaisukiさん、こんにちは。

就職のことはやはり気になりますよね。同じようなことを普段よく尋ねられるので、多くの卒業生を見てきた経験から現実にどうかということを書かせていただきます。

まず、結論から書きますと、ANo.1~ANo.3の皆さんも書かれているように、本人さえしっかりしていれば、大抵の会社は選択肢に入ると思います。

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Q電位差がなければ電流は流れませんか?

基本的な質問ですみませんが、
電位差がなければ、電流は流れないのでしょうか?
電位差とはまた何のことでしょうか?

Aベストアンサー

tanceです。

一般的には電位差がないと電流は流れないというのは、それで良いと
思います。

後半のややこしい説明は喩えて言うと、「ハンドルを切らないと車は
曲がらない」ということに似ています。一般的にはこれは正しいの
ですが、そうではない状況はしょっちゅうあるのです。

正確に言うと、「ハンドルを切ってないのに、車の方向が変わる」
という現象があります。(ドリフトやスリップなど特殊な状態は
除きます)

電圧がハンドルの切り量に相当して、車の向きが電流に相当します。

まず、ハンドルを真っ直ぐにして、直進している状態から右にハンドル
を切ってください。車は右折しだします。交差点中程で、ハンドルを
戻しますが、ハンドルが戻ってまっすぐになったときに車は右折を
完了しています。つまり車の方向は90度右に向いています。(右折後
車は直進はしていますが、最初の方向とは違っています)

この様子を描いてみました。
少々解りにくいですが、この車とハンドルのような動きをする部品が
あります。(図の動作はインダクタという部品に相当します)
この部品に、変化する電圧を加えると電圧と流れる電流が同じ形に
ならないので、電圧が0の時にも電流が流れているという状態が出現
します。

これは決して特殊なことではなく、普通の回路のなかでは頻繁に
行われています。でも、インダクタの電流を意識するのは専門家だけ
ですから、一般的には「電位差のないところでは電流は流れない」と
思ってOKです。

tanceです。

一般的には電位差がないと電流は流れないというのは、それで良いと
思います。

後半のややこしい説明は喩えて言うと、「ハンドルを切らないと車は
曲がらない」ということに似ています。一般的にはこれは正しいの
ですが、そうではない状況はしょっちゅうあるのです。

正確に言うと、「ハンドルを切ってないのに、車の方向が変わる」
という現象があります。(ドリフトやスリップなど特殊な状態は
除きます)

電圧がハンドルの切り量に相当して、車の向きが電流に相当します。

ま...続きを読む

Qベルヌーイとボイル=シャルルの法則の法則について

流体力学をとっておらず、この二つについてさっぱりなので、質問させていただきます。

ベルヌーイの定理
仮定
粘性がないこと
定常流れであること
非圧縮性であること

出典
ウィキペディア

ボイル=シャルルの法則
気体の圧力Pは体積Vに反比例し絶対温度Tに比例する
PV/T=k
この式の左辺は気体の状態に依存しない定数となる。

PV=nRT(nは気体の物質量[モル数])

出典
ウィキペディア

ボイル=シャルルの法則の説明によると、気体の圧力Pはその気体の体積と圧力に依存し、後は定数であるそうです


なので、ベルヌーイの定理でよく言われている、「流速が速くなると圧力が低くなる」というのは
流速が速い=単位時間当たりの密度が低い=単位体積当たりの物質量(n/V)が低い
という事だと思っていました。

しかし、ウィキペディアによるとベルヌーイの定理は非圧縮性である事だそうです。

非圧縮性の厳密な意味は理解してませんが、ようは細い所を通っても密度が上がらないと言っているように聞こえるんです。

これだと、気体が細い所を通ると流速が上がり、圧力は下がるが、密度が変化しない。つまり気体の物質量は変化しない。

しかし、ボイル=シャルルの法則によると、気体の圧力はPV=nRTで表されるので

n/V=P/RT

になります。温度が一定と仮定すると、Rは定数ですから圧力が低くなるということは
単位体積当たりの物質量が低い、つまり密度が低くなるということではないでしょうか?
これって密度が変化しないことに矛盾すりょうな気がするんです。

何か気づいていない点。間違っている点があれば教えてください

流体力学をとっておらず、この二つについてさっぱりなので、質問させていただきます。

ベルヌーイの定理
仮定
粘性がないこと
定常流れであること
非圧縮性であること

出典
ウィキペディア

ボイル=シャルルの法則
気体の圧力Pは体積Vに反比例し絶対温度Tに比例する
PV/T=k
この式の左辺は気体の状態に依存しない定数となる。

PV=nRT(nは気体の物質量[モル数])

出典
ウィキペディア

ボイル=シャルルの法則の説明によると、気体の圧力Pはその気体の体積と圧力に依存し、後は定数であるそうです


なので、...続きを読む

Aベストアンサー

ベルヌーイの定理が扱う非圧縮性流体は、圧縮された時の密度変化が無視できる流体と理解しています。本当に全く圧縮されなければ剛体と同じで内部に圧力は生じないでしょうがそれでは困るので内部の圧力は仮定する、でも密度は定数で扱いたいので場所による密度の違いは十分小さくて無視できると考える、ということではないかと思います。液体であれば大抵これに近い状態です。
水は高い所から低い所に流れようとする力を持っていますが、高低差が無くても圧力差があれば圧力の高い所から低い所に流れようとします。高低差も圧力差も無い場合でも流れの運動エネルギーを持っていれば水はやはりその向きに流れ続けようとします。この3つを統合し、位置エネルギーと、圧縮エネルギーと、流れの運動エネルギーとの合計が、損失が無い限り保存される、というのがベルヌーイの定理です。この保存則自体は本質的には密度が一定でない場合にも拡張可能ではないかと思うのですが、ベルヌーイの式では密度を定数として扱っている為に非圧縮の条件が入っているのだと思います。損失の無い流線上で流れが速くなると圧力が下がるのは圧縮エネルギーが運動エネルギーに入れ替わったからですが、このとき、質問者の方のように密度がごく微小に下がっていると解釈されても間違いではないと思います。
一方、ボイル=シャルルの式では、密度は圧力に反比例して決まり、圧力が決まらなければ密度は決まりません。現実の気体も圧力がゼロならどこまでも広がり、圧力を上げればいくらでも小さくなりますから、これに近い状態です。
ボイル=シャルルの式にconstを追加して、
n/V=P/RT+const
としたとき、気体の場合はconstが殆どゼロ、液体では逆にP/RTが殆どゼロに近い状態だと考えては如何でしょうか。

ベルヌーイの定理が扱う非圧縮性流体は、圧縮された時の密度変化が無視できる流体と理解しています。本当に全く圧縮されなければ剛体と同じで内部に圧力は生じないでしょうがそれでは困るので内部の圧力は仮定する、でも密度は定数で扱いたいので場所による密度の違いは十分小さくて無視できると考える、ということではないかと思います。液体であれば大抵これに近い状態です。
水は高い所から低い所に流れようとする力を持っていますが、高低差が無くても圧力差があれば圧力の高い所から低い所に流れようとします...続きを読む


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