『第5版 物理学基礎』に実験動画をリンクさせ,さらに学びやすくさらに教えやすい教科書になりました.
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本書は理工系学部教育の基礎教育としての物理学の教科書・参考書である.
最近,理工系の教育に対して,実際的な問題の発見と解決に応用できる能力の養成が求められている.
物理学の建設は,速度,加速度,質量,仕事,エネルギー,温度,電荷,電流,電場,磁場,・・・などの物理量(概念)と分子,原子,電子などの実体を導入して自然現象を考察し,物理量の数学的関係である物理法則を発見するという過程を通じて行われてきた.この視点に立って物理学を学ぶことは,物理学の知識を単に修得するだけでなく,物理学的な見方,考え方も学ぶことになる.
数学は,いろいろな現象の数理的な面を抽象することによって誕生し,発展してきた学問である.抽象的な数学の概念を理解するには,具体的な事例に関連して数学の概念を知ることが有効であり,数学の応用能力を養成するには,物理学的内容と使われている数学的手法を統合して学ぶことが重要であることは,物理学と数学の発展の歴史を振り返れば明らかである.
上記の2つの視点に立ち,物理学の基礎知識と応用能力が養成されるとともに,物理学における数学的方法も理解できるようになってほしいと願いつつ執筆したのが本書である.
本書の執筆に際しては,理工系学部の基礎物理教育の国際的な水準を十分に超える内容であるが,高校で物理の学習が不十分であったがやる気のある学生諸君であれば十分に理解できるよう,初等的事項から出発し,できるかぎり論理と数式の両面で平易に表現するよう努めた.説明は具体的な現象と結びつけて行い,物理学の有効性が実感できるように努めた.
物理学は観測事実に拠りどころを求めながら自然法則を追求する学問です.そこで動画制作者が『第5版 物理学基礎』のために作製した「ポイントとなる法則や現象を示す実験」の動画とリンクした『第5版 物理学基礎Web動画付』をお届けすることになりました.
本文中の▶マークが付けられた約70 の事項について,その内容に関連した実験動画が,そばのQRコードから閲覧できるようになっています.これらの動画のなかには,本文の記述を定性的に実際の現象で示すものや,法則やそこから計算で導かれる結果を,定量的な計測によって示しているものなどがあります.センサを使用したPC計測による実験も含まれています.物理現象を概念的に理解するには,さまざまに思いをめぐらす必要があります.その節目に確証を与えてくれるのが実験です.またそこから新たな疑問がわくこともあります.これらの実験動画が物理学の学習をより興味深いものにすることの一助になればと期待しています.
自動車や航空機など各種工業製品の軽量化材料として、アルミニウムに注目が集まっている。本書では、「製造プロセス」、「微細組織」、「材料特性」という、アルミニウム各種を理解する上で必要な3つの視点により、基礎と実際の材料技術を丁寧に解説していく。
試験に合格するための基礎知識が、ステップアップして学べるように構成。
公表問題を徹底分析し、重要テーマを厳選。はじめて学ぶ人のために、イラスト・表を駆使して基礎知識から説明。
覚えやすさ抜群の語呂合わせで楽しく学べる!
暗記ポイントや確認問題の解答が隠せる赤シート付き。
◇ 2級ボイラー技士 試験ガイダンス
【1章】 ボイラーの構造に関する知識
♦ 1章のレッスンの前に
Lesson01: 熱及び蒸気1 <飽和水・飽和蒸気>
Lesson02: 熱及び蒸気2 <伝熱>
Lesson03: 熱及び蒸気3 <ボイラーの水循環>
Lesson04: ボイラーの構成
Lesson05: ボイラーの容量及び効率
Lesson06: 丸ボイラー
Lesson07: 水管ボイラー
Lesson08: 鋳鉄製ボイラー
Lesson09: ボイラー各部の構造と強さ1 <銅・ドラム・ステー>
Lesson10: ボイラー各部の構造と強さ2 <炉筒及び火室> 他
【2章】 ボイラーの取扱いに関する知識
♦ 2章のレッスンの前に
Lesson22: ボイラーの点火
Lesson23: 圧力上昇時の取扱い
Lesson24: ボイラー運転中の取扱い1 <ボイラー水の吹出し>
Lesson25: ボイラー運転中の取扱い2 <燃焼の維持・調節>
Lesson26: ボイラー運転中の障害とその対策1 <ボイラー水位の異常>
Lesson27: ボイラー運転中の障害とその対策2 <キャリオーバ>
Lesson28: ボイラー運転中の障害とその対策3 <逆火>
Lesson29: ボイラーの停止
Lesson30: 附属品及び附属装置の取り扱い1 <水面測定装置>
Lesson31: 附属品及び附属装置の取り扱い2 <安全弁> 他
【3章】 燃料及び燃焼に関する知識
♦ 3章のレッスンの前に
Lesson40: 液体燃料
Lesson41: 気体燃料
Lesson42: 固体燃料
Lesson43: 燃焼
Lesson44: 液体燃料の燃焼1 <重油燃焼の特徴>
Lesson45: 液体燃料の燃焼2 <重油バーナ>
Lesson46: 液体燃料の燃焼3 <燃料油タンク等>
Lesson47: 液体燃料の燃焼4 <低温腐食>
Lesson48: 気体燃料の燃焼1 <燃焼方式と燃焼の特徴>
Lesson49: 気体燃料の燃焼2 <ガスバーナ>
Lesson50: 固体燃料の燃焼 他
【4章】 法令関係
♦ 4章のレッスンの前に
Lesson55: ボイラーの伝熱面積
Lesson56: ボイラーの製造・設置 / 性能検査
Lesson57: ボイラーの変更、休止及び廃止 / 使用検査 / 使用再開検査
Lesson58: ボイラー室
Lesson59: ボイラー取扱いの就業制限
Lesson60: ボイラー取扱作業主任者
Lesson61: 定期自主検査
Lesson62: 鋼製ボイラーの構造規格1 <安全弁>
Lesson63: 鋼製ボイラーの構造規格2 <圧力計・水面測定装置>
Lesson64: 鋼製ボイラーの構造規格3 <給水装置等>
Lesson65: 鋳鉄製ボイラーの構造規格
1:花
2:不眠
3:憧れ
4:熱
5:喪失
本書は、熱現象をマクロにとらえる熱力学と熱力学をミクロな立場から基礎づける統計力学を、基本概念から応用に至るまで詳述した教科書・参考書である。
本書は熱移動論の基礎を説明し,固体,液体,真空の熱移動,相変化流体の熱移動を各章でとり上げ,実例として熱交換器の基礎,伝熱促進技術,太陽エネルギー利用や燃料電池の基礎を挙げ,最後に火力ボイラやガスタービンに言及した。
1 熱移動論の基礎
1.1 エネルギーの形態
1.2 熱移動の三形態
1.3 エネルギー変換における熱移動
1.4 力学と熱力学の法則
1.5 束と移動速度
1.6 輸送に関する物性値
演習問題
2 固体の熱移動
2.1 定常熱伝導の実用式
2.1.1 無限平板
2.1.2 無限円筒
2.1.3 球殻
2.2 熱伝導の基礎式
2.3 2次元定常熱伝導
2.4 非定常熱伝導
2.4.1 集中定数系の非定常熱伝導
2.4.2 半無限物体の非定常熱伝導
2.5 差分法による非定常熱伝導解析
2.5.1 差分法の基礎
2.5.2 境界条件
演習問題
3 流体の熱移動
3.1 熱流体のエネルギー保存
3.1.1 熱流体のベルヌーイの式
3.1.2 管内流の熱移動
3.2 層流と乱流
3.2.1 管内流
3.2.2 境界層流れ
3.3 無次元数
3.3.1 次元解析
3.3.2 無次元数の物理的意味
3.4 対流による熱移動の実用式
3.4.1 強制対流
3.4.2 自然対流
3.5 乱流のモデル
3.5.1 乱流による輸送
3.5.2 混合長モデル
3.5.3 乱流拡散係数
3.5.4 熱と流れのアナロジー
3.6 熱流体の基礎式
3.6.1 基礎式と境界条件
3.6.2 無次元化
3.6.3 境界層理論
3.6.4 乱流モデリングの基礎式
演習問題
4 真空の熱移動
4.1 放射の基礎
4.2 完全黒体間の放射熱移動
4.3 灰色物体間の放射熱移動
4.4 地球の放射熱移動
演習問題
5 相変化流体の熱移動
5.1 相変化
5.2 沸騰熱伝達
5.2.1 プール沸騰熱伝達
5.2.2 強制流動沸騰
5.2.3 沸騰二相流の圧力損失
5.3 凝縮熱伝達
5.4 凝固・融解に伴う熱移動
演習問題
6 機器における熱移動
6.1 熱抵抗と熱通過率
6.2 熱交換器の基礎
6.2.1 熱交換器の形式
6.2.2 対数平均温度差
6.2.3 熱通過有効度と熱通過数
6.3 管群における熱移動
6.4 伝熱促進技術
6.4.1 伝熱促進の意義
6.4.2 拡大伝熱面
6.4.3 中断フィン
6.4.4 タービュレンスプロモータ
6.5 熱輸送装置(サーモサイホンとヒートパイプ)
6.5.1 サーモサイホン
6.5.2 ヒートパイプ
6.6 太陽エネルギーの利用
6.7 燃料電池
6.8 熱移動に関連する実用機器での諸問題
6.8.1 火力ボイラにおける熱移動問題
6.8.2 ガスタービンにおける熱移動問題
演習問題
付録
1. ダミーテンソル表記
2. 常微分と偏微分,および全微分
3. 物性値
参考文献
索引
クリーンな二次エネルギーである水素を、軽量かつコンパクトに貯蔵する水素貯蔵材料の開発技術をわかりやすく用途別に紹介した一冊。
本書は,物理学の土台の1つ,熱力学の基礎から宇宙への応用までを丁寧に解説した教科書・参考書である。熱力学は2つの経験則だけを前提にして組み立てるので,数学的に厳密に理論を展開していく必要がある。熱力学第1法則では,従来の2種類の熱容量に加えて,2種類の等温潜熱を合わせて4種類をパラメタとして,第1法則から得られる全てを定式化した。後者は近年の熱力学では忘れられていた量である。特にレシュの定理(この名称も全ての教科書で忘れられている)を第1法則だけから導いた。また熱力学にとってもっとも適切な微分形式を並行して使っている。仕事と熱量が微分1形式である,というのが要点である。具体例としては理想気体,ファン・デル・ワールス気体,光子気体を一貫して取り上げた。エントロピーの導入は,カルノーサイクルではなく,カラテオドリの定理によっている。熱力学第2法則では熱力学関数の安定性について徹底的に論じた。本書の他にない特徴は相対論的熱力学を取り上げたことで,内外の教科書でも例がない。アインシュタインは,初期に発表した相対論的熱力学を最晩年に翻す手紙を残した。本書ではアインシュタインが示唆した結果を証明してある。ランダウーリフシッツの教科書とも矛盾しない結果である。また,相対論的統計力学でも18世紀のベルヌーリの公式が生き残っていることを示してある。相対論的熱力学を宇宙背景輻射とブラックホールに適用した2章も付け加えてある。
(初版2001年10月31日)有限要素法の基本的な考え方を解説するとともに,連続体力学が対象とする構造解析,流体解析,熱流体およびそれらの連成問題を系統的に扱い,Javaプログラムによる具体的な手法を解説する.
【目次】
第1章 連続体力学
第2章 弾性ねじりの解析
第3章 熱伝導の解析
第4章 粘性流の解析
第5章 自然対流の解析
第6章 運動物体まわりの粘性流の解析
本書は化学系の大学1、2年生および、他の理系分野の学部学生を対象として、通年のコースで物理化学全体を学ぶことを目的とした教科書である。その構成は物理化学の3つの柱である、構造・物性・反応の3部からなっている。
本書は、全国の大学の化学工学系教育の実態、企業におけるコンピュータ知識のニーズについての調査結果をもとに、最も広く望まれている「化学工学に直結したコンピュータ教育の演習・問題集」を提供することを目的に、化学工学会が総力をあげて企画・編集されたものである。すなわち、「化学工学に直接関連する諸問題を対象にしながら、各種の数値計算におけるプログラミングの熟達をはかる」ことにより「単なる数値計算の域を脱して、直接、化学工学の主要な分野の問題を解く」ことを意図して書かれている。各章の例題は、化学工学の基礎として代表的なものが選ばれており、そこで理論および使用する基礎的な数式の説明をする。それからFortran、C言語を用いてプログラムを作成し結果を表示する形式で書かれている。また、そのプログラムの内容が何を実行するのかが一目でわかるように適宜コメントが付けられている。
熱力学は,導入部を厳密に行おうとすると多くの難解な微積分の式が登場し,複雑で難しい印象を与えてしまう。しかしながら,実用的な熱力学は決してそれほど難しくはなく,理解できる科目である。地球の構成物質である岩石・鉱物の生成環境を探る上で,熱力学は重要な科目であり,その理解なくしては岩石・鉱物の成因の研究は成り立たないといっても過言ではない。本書では,大学の教養科目としてとりあえず熱力学の基礎を学習してきたことを前提に,岩石・鉱物および熱水溶液の熱力学的取り扱いに関して解説する。特に,熱水溶液についての解説は,他書には見られない本書の特長のひとつである。
第1章 熱力学ポテンシャル
1.1 物質の安定関係とギブスエネルギー
1.2 熱力学ポテンシャル
1.3 ギブスエネルギーの温度・圧力依存性
1.4 化学ポテンシャル
1.5 鉱物に対する熱力学的データ
1.6 生成ギブスエネルギーと見掛けの生成ギブスエネルギー
第2章 気体の熱力学
2.1 理想気体
2.2 実在気体とフガシティー
2.3 実在気体に対する状態方程式
2.4 混合気体
2.5 気体が関与した化学平衡
2.6 H2OとCO2の熱力学的データ
第3章 固溶体の熱力学
3.1 理想溶液
3.2 正則溶液
3.3 離溶現象
3.4 非対称正則溶液
3.5 元素分配と地質温度計・圧力計
3.6 多席固溶体
第4章 鉱物共生の熱力学
4.1 ギブスの相律
4.2 鉱物学的相律
4.3 岩石構成成分の熱力学的取り扱い
4.4 組成ー化学ポテンシャル図
4.5 負の自由度と多束線図
4.6 完全移動性成分の関与した系に対する熱力学ポテンシャル
4.7 化学反応式の求め方
4.8 log f O2-log f S2図
4.9 ギブスエネルギー最小化法による相平衡計算
4.10 鉱物相平衡計算ソフトウェア
第5章 水溶液の熱力学
5.1 水と水溶液
5.2 非対称基準系
5.3 溶質の活動度係数
5.4 溶存種と溶存種濃度の計算
5.5 鉱物と水溶液間の平衡
第6章 岩石ー水相互作用の熱力学
6.1 岩石ー水相互作用
6.2 溶存種に対する熱力学的データ
記号と定数
参考文献
観光ガイドと一線を画し,国内の主要温泉を科学的に解説。学会創立80周年記念出版。オールカラー 〔内容〕登別温泉/ニセコ温泉郷/玉川温泉/乳頭温泉郷/草津温泉/箱根温泉/野沢温泉/奥飛騨温泉郷/有馬温泉/白浜温泉/別府温泉郷/九重温泉郷
極端な乾燥、無酸素、高熱、高濃度の放射線といった環境で生きる生物は、なぜそんな所にいるのか。あえて極限環境で生きることを選択した種、進化の過程で耐性を身につけた種、たまたまそこに居合わせて繁栄した種、さまざまではあるが、人間ではとうてい及ばない、かれらの驚異的な生存戦略を探る。
特に印象的な例として、完全に乾燥した状態や絶対零度に近い温度、さらには宇宙空間の真空でも生存できるクマムシ、酸素なしで数カ月生き延びるニシキガメ、自ら凍って冬を越し、春になると解凍して復活するカエル、原発事故後のチョルノービリで飛躍的に個体数を増やしたモウコノウマや、原子炉で繁殖する菌類などを紹介する。
「6度目の大絶滅が最悪のシナリオをたどったとしても、生物には、どんな惨禍をも乗り越える適応能力がある」と著者は言う。地球の生物環境の豊かさ、多様性、そして極限の環境に生きる生物たちの驚異的な生態について、英国の若きサイエンスライターが、ユーモアを交えつつ楽しくわかりやすく伝える。
はじめに
パート1 生命を支えるもの
1章 乾いて強くなれーー水
2章 息も止まるほどーー酸素
3章 絶食とどか食いーー食物
パート2 動きまわる原子
4章 超クールな生きものたちーー凍結
5章 高と低ーー圧力
6章 炉のなかの生命ーー熱
パート3 光線と放射線
7章 陽は昇らないーー暗闇
8章 汚染天国の味ーー放射線
エピローグ/謝辞/参考文献/索引
『うる星やつら』『魔法の天使クリィミーマミ』『NARUTO』『おそ松さん』などを手がけて日本のアニメ産業を支えてきた株式会社ぴえろ創業者が明かす、ヒットを生み出す企画の極意!!
熱海の土石流は建設残土の「山津波」だ。それは、うず高くふるさとの野や谷を埋めつくす建設残土の氷山の一角にすぎない。法や条例による規制は立ち遅れたままだ。この理不尽な現実に、国や自治体は目を逸らさずに向きあっているだろうか。
◇直言 地方から気候危機打開を ●桑原加代子
◇連続企画「新型コロナ」から日本の社会を考える 第17回 「コロナ禍」の医療崩壊を逆手に取った「地域医療」の縮小・再編を許すな! ●長尾 実
◆特集 建設残土の真実と規制の課題─熱海土石流を忘れない
建設残土と環境破壊・災害 ●畑 明郎
熱海市伊豆山の土石流が教えること ●塩坂邦雄
迷走を続けるリニア中央新幹線の残土処分 ●樫田秀樹
三重県紀北町 県外からの残土搬入禁止を求めて ●近澤チヅル
◇第63回自治体学校特別講演
コロナ禍2年目 地方自治をめぐる情勢と対抗軸 (上) ●岡田知弘
◇『住民と自治』創刊700号に寄せて4
住民主体の公衆衛生を学ぶ場に ●菊地頌子
自然エネルギーの内発的発展に資する「失敗の共有」を! ●山形 定
ひたすら駆け抜けた46年 700号おめでとうございます ●新屋康夫
いつまでもワクワクドキドキ満載の『住民と自治』誌に ●芳野 孝
◆連載
公立美術館の光と影 第1回 コロナ禍で問われる集客至上主義 ●武居利史
地域発信 旅と暮らし 第2回 ユーコン川にカヌーを浮かべ ●八須友磨
検証 津久井やまゆり園事件を人権の視点から考える 第3回 家族にとっての「やまゆり園事件」 ●平野泰史/尾野剛志
くらしと自治と憲法と 第6回 主権者としての学びと「学習権」の保障ー「九条俳句」訴訟判決の意義ー ●佐藤一子
@NEWS 岩手県北上市に浮上した廃棄物焼却発電施設計画 ●及川三男
BOOK REVIEW
ローカル・ネットワーク
Jつうしん /自治の風ー多摩から/編集後記
表紙写真 大坂 健
スケッチ 芝田英昭