クイズで学ぶ化学と科学 1

2020年7月9日

クイズで学ぶ化学と科学

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一般教育演習

クイズで学ぶ化学と科学2020年度第1学期・木曜日第5校時（16：30-18：00）Zoomによる遠隔講義（ELMSはつかいません）

大谷文章（おおたにぶんしょう）触媒科学研究所・教授環境科学院環境物質科学専攻・教授（兼担）

北キャンパス創成科学研究棟03-311-2号室

■ 触媒化学のフロンティア（金曜5）: 前期は開講せず

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授業の目標・到達目標

■ 各回数題出題されるクイズに答えることによって「化学と科学とはなにか」を学ぶ．答えの内容は「何か書かれているかぎり」評価しない．《30%》

■ 受講者は，「化学と科学を理解するのに役に立つクイズ」を作成・発表して受講者どうしのディスカッションを行う． 《50%》

■ 各講義の最後に提出する「感想と意見」は（ニックネームつきで）公開とし，受講者はニックネームを設定する．

■ 担当者に対する最低1つの質問をすること．次回に質問と答えのそれぞれについて投票してランキング 《20%》

■ 科学的な視点と方法の基礎を身につける

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おぼえておいてほしいこと

■ 知識はえられません： 化学そのものは教えませんので，知識をえることを期待しないでください．

■ じぶんで考える： じぶんで考えるためのヒントをしめします

■ 柔軟な考えを： これまでの感想を見ると「考え方，ものの見方が変わった」というものがほとんどです．変わる（変える）ことに対しての柔軟性が必要です．

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予定

（1） 5月14日 研究とは/キーワードをつかって自己紹介（2） 5月21日 この部屋のなかの物質とアボガドロ数（3） 5月28日 分子量/必要条件と十分条件/エベレスト登頂（4） 6月4日 電子レンジ/インターネット上の情報（5） 6月11日 バスの法則/ダイエットチラシ/インチキ（6） 6月18日 実験ノートの書き方/ヨーロッパ地図（7） 6月25日 血液型/カイ二乗分布（8） 7月2日 電池とは何か（9） 7月6日 《6校時》科学の三冠王（10） 7月9日 リサイクル（11） 7月16日 エコロジー（12） 7月23日 温室効果/相関関係と因果関係/「○○○た」とはなにか（13） 7月30日 研究のオリジナリティ/「○○○た」とはなにか（14） 8月6日 クイズの発表［1］（15） 8月13日 クイズの発表［2］※授業アンケート実施（オンライン）

《期末試験は実施しません！》

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クイズの提出

•ニックネーム•クイズ•予想される答え/ほんとうの答え•そのクイズが「化学と科学を理解するのに役立つ」ことの説明•インターネット検索により類似のものがないことの確認（キーワードなどの検索条件）

2020年8月3日（月）正午までにメール•メール本文に書くか，パワーポイント（PowerPoint）のスライドをメールに添付してください．

•ワード（Word）はだめ．図面はパワーポイントのスライドに貼ってください．

•前半の「ニックネームとクイズ」と後半のそれ以外をべつのスライドにしてください．

Subject: qz20200803-XXXXXXXXohtani@cat.hokudai.ac.jp

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Ｑ： 前回の質問/回答に投票してください

■配布した「感想/質問と回答」をみて

いいと思った質問いいと思った回答

をそれぞれニックネームで投票してください．

ただし，遅刻/欠席分（線より下）には投票しないでください．集計結果は次回に発表します．

質問が複数ある場合には，番号を特定してください．特定されない場合には1票を番号ごとに等分します．

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メール送信が必須です 《終了後72時間以内》

送り先： ohtani@cat.hokudai.ac.jpタイトル：qz2020MMDD-XXXXXXXX［MMは月/DDは日/XXXXXXXXは学

生番号］

1行め： （タイトルとおなじ）2行め： メールアドレス3行め： 名前4行め： ニックネーム5行め： 講義に関する感想/意見など6行め： 質問7行め： （空行）8行め： いいと思った質問のニックネーム9行め： いいと思った回答を引き出した質問のニックネーム10行め～ Zoom遠隔講義，講義後にアップロードされるYouTube動画ある

いはスライドのPDFファイルで出題されるクイズの回答を1行ずつ書いてください．（クイズそのものあるいは番号は書かなくていいです）

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メール送信が必須です 《終了後72時間以内》

ohtani@cat.hokudai.ac.jp

qz20200709-57388301

qz20200709-57388301

qz20200709-57388301

bunshoohtani@gmail.com

送信先アドレス

タイトル

（タイトルとおなじ）受講者メール

本名ニックネーム

感想・コメント質問

（空行）いい質問のニックネームいい回答のニックネーム

回答1回答2回答3回答4回答5

・・・

《しまやん》《天山南路》水（H2O）30 kmol水素（H）60×6×1026個

三冠王 11

三冠王科学における三冠王とは何ですか

科学における記録などに名前が残る＝第三者が評価（1）受賞：ノーベル賞（2）式や反応，法則名（3）単位名（4）学会・学術雑誌名（5）形容詞がある

科学における三冠王はだれですか

ニュートン（I. Newton）： 3クーロン（C. Coulomb）： 3ファラデー（M. Faraday）： 3/4プランク（M. K. E. L. Planck）： 3キュリー（M. Curie）： 3ラザフォード（E. Rutherford）： 3アインシュタイン（A. Einstein）： 3

三冠王 12

三冠王科学における三冠王とは何ですか

科学における記録などに名前が残る（1）受賞：ノーベル賞（2）式や反応，法則名（3）単位名（4）学会・学術雑誌名（5）形容詞がある

科学における三冠王はだれですか科学における五冠王はだれですか

（1）1932年ノーベル化学賞（2）ラングミュア式・ラングミュア＝ブロジェット膜・ルイス＝ラングミュアの理論

（3）langmuir = 1×10-6 torr s（露出の単位）（4）Langmuir（アメリカ化学会の雑誌）（5）Langmuirian（形容詞）

Irvin Langmuir（1881-1957）

三冠王 13

電球内の化学反応＝ラングミュアサイクル 水の吸着により酸化タングステン（低融点）と水素が生成 酸化タングステンは揮発してガラス面に付着 付着した酸化タングステンと水素が反応が反応して水が再生

W

H2O

WO3

H2 WO3

W

三冠王 14

吸着現象についてのラングミュアの貢献

ラングミュアはジェネラルエレクトリック（GE）社で電球の研究

電球のタングステンフィラメントの消耗の問題 不純物をとりのぞくより，不活性ガスを充填した方がよい 気体の圧力と吸着量の関係についての考察 ラングミュア式を提唱

• ほとんどの吸着現象に適用できる＝とくに液相吸着• 理論的に導き出すことができる＝応用範囲がひろく，吸着をともなう化学反応（たとえば固体触媒反応）の説明に使える

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but WHATnot HOW

三冠王 17

ラングミュアの業績 多くの人が知りたかったことを

• だれにでも理解できることばで• すっきりと説明した．

よく考えれば，• だれでもその結論に到達できる• だれが発見しても不思議ではなかった• なぁんだ，そうだったのか．．．

だから，みんなが

○○○た！＝ オリジナル（original）

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今日のお題

リサイクルエコロジー

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Ｑ： 好みの問題─牛乳の容器

■ 紙パック入りとガラス瓶入りの牛乳がおなじ値段だとします．どちらをえらびますか．

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Ｑ： 環境問題─牛乳の容器

■ 紙パック入りとガラス瓶入りの牛乳がおなじ値段だとします．「環境に配慮すると」どちらをえらびますか．

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Ｑ： 環境問題─牛乳の容器

■ 紙パック入りとガラス瓶入りの牛乳がおなじ値段だとします．「環境に配慮すると」どちらをえらびますか．

・重量増による燃料使用量の増加・燃料使用量増加による大気汚染物質・洗浄による水質汚濁・紙は「再生可能資源」．・焼却して生じる二酸化炭素は植物により吸収・紙パックは紙パックには再生されない： カスケードリサイクル

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飲料容器の環境負荷比較その2

■ 水質汚濁に関する評価しだい

http://www.ne.jp/asahi/ecodb/yasui/ContainerImpact.htm

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ゴミの分別回収

Q 札幌市がゴミの分別回収をしていることを知っていますか．Q 現在，ゴミの分別回収に協力していますか．Q 札幌市はなぜゴミの分別回収をしていると思いますか．

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札幌市のプラスチックごみのゆくえ

Ｑ札幌市で回収されたプラスチックごみはどうなりますか．Ｑ札幌市で回収されたPETボトルはどうなりますか．

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札幌市のリサイクル（札幌市清掃ホームページ）

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包装容器リサイクル法

•分別回収を義務づけられている市町村は，分別回収した上，受託料を支払って日本容器包装リサイクル協会に引き取ってもらう．

•リサイクル業者は委託費用を受けとって引取り，商品化して販売する．

受託料 販売収入

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プラスチック・包装容器類の「受託料」

•日本容器包装リサイクル協会の統計値（単位：円）： 2019年度はプラスチック類の「処理」のために全国の自治体で約5.2億円支出

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日本容器包装リサイクル協会 2018

• fiscal of 2018

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日本容器包装リサイクル協会 2018

• fiscal of 2018

RPF = Refuse Paper and Plastic Fuel

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日本容器包装リサイクル協会 2007

• 2007年度

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プラスチック循環利用協会

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札幌市のプラスチックごみの行方

Ｑ札幌市で回収されたプラスチックごみはどうなりますか．

財団法人 札幌市環境事業公社

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プラスチックゴミの割合

•有料化前の平成20年度まではほぼ年間2万トンで推移＝焼却ゴミの約3%/全体の約1.5%にすぎない

•ゴミ有料化によって焼却ゴミが大きく減少したのは「雑紙」によるものか．

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札幌市ゴミ有料化の影響

• 2004（平成16）年度に70万トンであった焼却量が2010年度には47万トンになる見込み（目標は2017年度に達成予定）

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札幌市のプラスチックごみの行方

Ｑ札幌市で回収されたPETボトルはどうなりますか．

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回収：プルタブ/新聞紙/牛乳パック

Ｑどれがいちばんいいですか．理由とともにしめしてください．

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回収：プルタブ/新聞紙/牛乳パック

•アルミ缶のプルタブ140万個（700 kg・1缶100円としても1億4千万円！）＝約7万円の車いす1台（補助金をつかうと約2万円）＝1 kgあたり100円．

•古新聞回収＝1 kgあたり1～2円．•牛乳パック＝1 kgあたり0円（札幌市では「雑がみ」で無料）．

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アルミ缶リサイクル協会

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リサイクルと環境問題

Ｑリサイクルの英語は何ですか．語源は何でしょうか

Ｑリサイクルとは何ですか．例をあげて説明してください．

Ｑリサイクルは「環境によい」ことですか．例をあげて説明してください．

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リサイクルと環境問題

Ｑリサイクルの英語は何ですか．語源は何でしょうかrecycle： 再循環させる＝何かべつのものになってからもどるreuse： 再使用＝そのままつかう

Ｑリサイクルとは何ですか．例をあげて説明してください．厳密な意味では，製品をいったんもとの材料にもどしてからあらためて（同種の）製品をつくること．べつの製品になるなら，「サイクル」ではない．

Ｑリサイクルは「環境によい」ことですか．例をあげて説明してください．原料Aから製品にいたる段階ではエネルギーと資源を利用している．（厳密な意味での）リサイクルの過程で生じる原料Bから製品をつくるのに必要なエネルギーと資源が原料Aの場合より小さければ，環境によいと言える．

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リサイクルはかならずエネルギーを消費する

◆原材料から構成部品： エネルギー消費 《エンタルピー/エントロピー》◆構成部品から製品： エネルギー消費 《エントロピー》◆製品から構成部品： エネルギー消費 《エントロピー（集積）/エンタルピー》◆構成部品から原材料： エネルギー消費 《エンタルピー/エントロピー》

製品構成部品原材料

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リサイクルが2つの状態間の行き来だとすると．．．

•どちらかの段階で必ずエネルギーを注入している•資源をとるかエネルギーをとるか/エネルギーの多くは資源

状態1

状態2エネルギー

エネルギー放出

エネルギー注入

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リサイクルとは何か

武田邦彦（たけだくにひこ）

リサイクル幻想文春新書131・文藝春秋（2000）

•使えば劣化する矛盾•「下位の用途」がない矛盾•国際分業を否定する矛盾•「月給」ではなく「遺産」を使う矛盾•資源をかえって浪費する矛盾（例： ペットボトル）•正反対の価値観が両立する矛盾•毒物が混入する矛盾

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メール送信が必須です 《終了後72時間以内》

送り先： ohtani@cat.hokudai.ac.jpタイトル：qz2020MMDD-XXXXXXXX［MMは月/DDは日/XXXXXXXXは学

生番号］

1行め： （タイトルとおなじ）2行め： メールアドレス3行め： 名前4行め： ニックネーム5行め： 講義に関する感想/意見など6行め： 質問7行め： （空行）8行め： いいと思った質問のニックネーム9行め： いいと思った回答を引き出した質問のニックネーム10行め～ Zoom遠隔講義，講義後にアップロードされるYouTube動画ある

いはスライドのPDFファイルで出題されるクイズの回答を1行ずつ書いてください．（クイズそのものあるいは番号は書かなくていいです）

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メール送信が必須です 《終了後72時間以内》

ohtani@cat.hokudai.ac.jp

qz20200709-57388301

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qz20200709-57388301

bunshoohtani@gmail.com

送信先アドレス

タイトル

（タイトルとおなじ）受講者メール

本名ニックネーム

感想・コメント質問

（空行）いい質問のニックネームいい回答のニックネーム

回答1回答2回答3回答4回答5

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《しまやん》《天山南路》水（H2O）30 kmol水素（H）60×6×1026個