無機材料科学I

入学試験の準備で、アップがすっかり遅くなってしまいました。
火曜日の学部3年生、無機材料科学Iのお話です。

この講義では、原子核から結晶に至るまで、ものの構造がどのように理解されるか、無機材料をテーマに勉強していきます。

第1回目の講義では、質量がエネルギーの関数であり、振動数がエネルギーの関数であることを話ました。質量を持つ物質はエネルギーが閉じている（束縛されている）のに対し、振動数で示される電磁波はエネルギーが解放されている（束縛されていない）。たとえば、原子軌道上の電子を波動で示すと、電子がもつエネルギー準位が不連続となり。エネルギーの高い準位から低い準位に電子が軌道をかえると、そのエネルギーの差の分が電磁波で外部に開放されることが理解できます。

原子核反応では、反応の前後で核の質量に欠損ができます。ほんのわずかな欠損ですが、エネルギーに換算するとたいへん大きなエネルギーが質量から開放されることになります。そのエネルギーの一部が熱に変換されて、その熱でお湯をわかし、お湯が沸いたときに発生する蒸気で発電機を回して、電気を生みます。それが原子力発電所です。

たとえば、たとえば、体重６０ｋｇの人間がエネルギーの塊だとしましょう。
E＝mc2の式を使ってエネルギーを計算すると６０ｘ（3ｘ10^8)^2 Jです。
水１ｔを０℃から１００℃に加熱するのに必要なエネルギーは100x10^3x10^3calです。1 calは4.2Jですから、このエネルギーでいったい何tの水を沸騰させることができるでしょうか。