高校物理で“仕事”という概念を学習します。
仕事には正負があります。
“正の仕事”“負の仕事”というふうに。
ところが、これを見て
「仕事ってベクトルなんだ」
と思う生徒がいます。
これは誤解で、仕事はスカラーです。
プラスマイナスがあるということは、ベクトルであるということを意味しません。
ベクトル:向きと大きさを持つ量
スカラー:1つの数値で表される量
大きさ:正の数値で表される量（スカラーの一種）
“大きさ”は必ず正ですが、スカラーは負になることもあるのです。
ベクトル・スカラーの理解は物理においてとても大切なことなのでしっかり理解しておきましょう。
😊😊😊
教え子に「気体の体積比はモル比と同じなんですか？」と質問を受けました。
この辺り私も気になっていることがあり、次のように指導しました。
まず、対象は「理想気体」です。
理想気体は状態方程式にしたがうので、体積はモル数に比例します。
最初の教え子の質問に対する答えは「理想気体の体積比はモル比に等しい」ですね。
次に私が強調したい点です。
例えば、酸素2モルと水素1モルを混合したとします。
このとき、気体は3モルある、としてよいです。酸素と水素を理想気体とするのなら。
理想気体は気体として扱う限り、分子の種類に関わらず同じモノとして扱って良いのです。
酸素と水素のモル足すなんてしていいの？という人がケッコウいると思いますがいいんです。
ここ、正確に理解してない生徒が多いので、確認しておいて欲しい。
ただし、この気体の重さや密度を考えるとなると別です。酸素と水素を区別して異なる分子量を適用しなければいけません。平均分子量を求めたことがあるでしょう。あれです。
というわけで、理想気体の取り扱いについてでした。
😊😊😊
グルコースの話をします。
グルコースは水溶液中で鎖状と環状の平衡状態にあります。
こんな図がサラッと描けるといいと思います。
図から分かる通り、鎖状にはアルデヒド構造があり、還元性を示します。
グルコース水溶液中で鎖状はほとんどありません（0.02%程度）。そんなに微量だったら還元性を示さないのでは、と思うかもしれません。しかし、例えばフェーリング液を加えると、鎖状が酸化され、鎖状が減少したことにより、平衡移動が起こり、環状が随時鎖状に変化していくので、フェーリング反応は連続的に起こります。
次に、単糖は脱水縮合して多糖になります。その時脱水する-OHは、先の図の左側の構造（環状）の-OHなのです。多糖化によってこの-OHが潰れてしまうと開環して鎖状になることが出来なくなります。鎖状になれないということは還元性を失うということです。
例えば、アミロースはグルコースが脱水縮合してできた分子なので、一番端の環しか開環できません。グルコースが100分子あれば100コが-CHO構造になり得ますが、グルコース100分子が縮合してできたアミロースは1コしか-CHO構造になり得ないということです。
また、環と鎖は平衡状態で行き来できますが、単糖から多糖は可逆反応ではなく、多糖を単糖戻すためには触媒が必要になります。
グルコース（糖）は、図の左の-OHが大切です。環と鎖、単糖と多糖、還元性といったことと関係付けてよく理解しておきましょう。
令和4年共通テスト化学の解説をします。次の問題です。
まず、強酸、強塩基、塩は100%電離します。
HCl→H⁺+Cl⁻
CH₃COONa→CH₃COO⁻+Na⁺
このあと、弱酸がどう電離・加水分解するのかなどはさておき100%電離です。したものと考えましょう。
で、酢酸イオンがあるわけだから、酢酸イオンの加水分解、あるいは酢酸の電離が問題になるわけです。
ここから、電離定数の式を立てて平衡点を見つける、ということをやります。
酢酸イオンと酢酸のモル数の和は0.003[mol]です。
100%電離しただけで加水分解が起こっていない状態はBです。
全部、加水分解したらAです。
中間はC。
そして、この線分上のどこかに平衡点があります。
で、電離定数の式を立てますが、そのとき、Aから電離が起こったとして式を立てても、Bから加水分解したとして式を立てても結果は同じです。実は。当然Cからでも同じ。
平衡移動が起こって、最後に落ち着く平衡点を探すのですから、最初はどこであってもいいのです（最初はどこであっても落ち着く点が平衡点ですから）。
このような2式が立ちます。どちらでも OK。
ところが問題があります。電離定数の式はxの2次方程式です。解の公式を使って解くのは結構難しいです。
そこで近似を使いたいのです。これ高校化学の常套手段。
100%電離が済んだところで、水素イオンがたくさんあります。ルシャトリエの原理から酢酸イオンは強く加水分解し、生じた酢酸はほとんど電離できないはずです。
つまり、平衡点はA点の近くにあります。よって、Aで立てた電離定数の式のxは小さい値です。近似が使えます。
0.003-x≒0.003
としていいわけです。それなら簡単に解けますね。
というわけで、弱酸の電離定数の式はどこを初めに式を立ててもかまいません。しかし、近似を使うには？ということです。
AとBの電離定数の式を解いてみましょう。答えは同じになるはずです。ただし、Bは工夫をしないと解けません。やっぱり近似を使えるようにしてやった方がいいですね。
皆さん、正解出来ましたか？
令和4年共通テスト物理の解説です。
まず、毎年観測しているディメンションの異なる選択肢。
今年は3問ありました。
第1問問5のウ
第4問問1のア、イ
第4問問3
ディメンションの異なる答えが正解になることは絶対にありません。
例えば、v=at²となったら
v[m/s］
at²[m/s²×s²]→[m]
で左辺と右辺のディメンションが違うので、この解は絶対間違えていると分かります。
ディメンションの確認は非常に有効なうっかりミス予防策です。
また、共通テストのような択一式形式の場合で、答えが分からないとき、少なくともディメンションの正しい選択肢を選びたいです。
場合によっては、問題を解かなくても、ディメンションを確認するだけで正解が分かる問題もあります。今回は第4問問3がそうでした。
第1問問4で熱サイクルのpV図が与えられて、内部エネルギーを比較せよ、という問題がありました。
内部エネルギーは絶対温度に比例するので、絶対温度を比較すればよいのですが
この手の問題は定石があります。図に等温曲線を書き入れるのです。
pV=nRTだから、温度が等しければ、pVグラフは直角双曲線であることが分かります。
そして、その直角双曲線が原点から遠いほど温度は高いと言えます。
また、断熱曲線は等温曲線より急です。
これらのことと図から
TB>TC>TA
と分かります。
