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理系的コミュニケーションてなんだろう?いけるかな?


【Owly】 震災をきっかけに、電気のことや、今後の東北地方の復興、瓦礫の処理などなど、うすぼんやりとした不安は多くの日本人を覆っていると思います。
でも、日本ではいろんな技術が高度化しすぎて、一般人は自分が毎日使う道具すら、どんな仕組みなのかもわからずに使用しているというのが実際のところではないでしょうか。
わからないから無関心になる、そんなこともあると思います。ごく基本的なことでいいので、ベースを持ってもらうことで考えるきっかけを与える、それはすごく大きな社会貢献ではないでしょうか。
ごく個人的にそんなことをやってみたいです。[2011-07-28][14:21:56]

【Balsamicose】中学生で習っている筈のV,A,W,Whもどれだけの人が理解しているのかと思います。例えば、自宅の電気メーターを使って直近○時間の間に平均何W使ったかを計算するようなことは、できる人には簡単なことでしょうが、単位の換算を苦手とする人は多く、かなり根深い問題だと思います。[2011/07/25(月)] [00:42:31]

【Yasushi】これはあちこちで書いてる事ですが、人間が文明に歩み出すきっかけになった「火」について、いまの人はどのくらい理解してるんでしょうね。たとえば、スペースシャトル計画はもう終了してしまったけど、スペースシャトルの中でロウソクの火を燃やすことはできると思いますか?ロウソクの炎は、火の様々な基本要素が入っているんで、いまでは科学では済んだ話ですが、考える際にはとてもいい題材だと思います。スペースシャトルの中は火気厳禁なのですが、仮に許されたとして、ロウソクは燃えるでしょうか?鍋の蓋をする、蓋を取る……こういったことの原点だと思います [2011/07/25] [0:52]

【owly】私は電気量の計算なんて出来ません。
「スペースシャトルでろうそく燃えるのか」→普通に宇宙飛行士さんが息してるんだから燃えるんじゃないの?
これぐらいの考えしかないです。(苦笑
でまあ、別にそこを責めてもしょうがないと思うし、(いや、私が知らないからってわけではありませんよ!念のため。笑)
別に皆ができるようになる必要はないと思うのです。そのために専門の方がいるわけで、皆さんそれぞれの仕事というのを持っているわけですから。
ただ、今回の原発事故のように「人任せ」にした結果「考えたこともない」まま、緊急事態に陥ってパニックになるというのは、やっぱりそれでよしとはいえない状況だなと思うんです。
特にエネルギーは、生活に直結しますし、放射能汚染は食べ物にまで不安をもたらしていますからね…。

【balsamicose】「電気量」で思い出しました。実は「電気量」って別の量(単位)だったりします。報道でも「電力」と「電力量」を混同していたように思える時がありましたが、計算だけでなく用語も大事ですね(owlyさん不快になられたらすみません)。
でも、こんな偉そうなこと言いながら、私もスペースシャトルで火が燃えるかは知りません。最近は番組で実験をして大学の教授が予測するような番組がありますが、(実験方法の提示の仕方が悪いという問題点もあるものの)予測できなくても別に良いのではないかと思っています。[2011/07/25(月)] [12:16:21]

【Yasushi】理系的、とあえて分けるのも一因なのかなぁと思うんですが、考えてみる、ということなんです。Owlyさんは調理でガスを使いますよね?(オール電化ぢゃないよねっ?w)あれは、コンロの穴からガスという燃料が吹き出してきて、コンロの周りの酸素と反応して炎になっている……そこまではいいですか? つまり、ものが燃えるには、燃料と酸素が必要で、最初の一回は、着火に要するエネルギーを与えてあげないと火が着きません。それ以降は、炎自体が発熱して、一部が次の燃焼に必要なエネルギーとして供給されるので、持続的に炎がそこにあり続けます。

じゃあ、ガスコンロから出てくるガスを、何とかして長さ1メートルの細い試験管に充満させたとします。着火の直前まで試験管の口には蓋をしておいて、「せーの」で蓋を取って、そこにマッチの火を着けたら、試験管の先ではずっと青い炎が燃え続けると思いますか?(ガラスが熱で割れる、とかはナシね(笑))

この辺が、スペースシャトル内でロウソクの炎は燃えるのか、というスペースシャトルに行くことはできなくても、大まかな予想をすることにつながっていくと思います。
[2011/07/25] [19:35]

【ゆり】
Owlyさんの
ただ、今回の原発事故のように「人任せ」にした結果「考えたこともない」まま、緊急事態に陥ってパニックになるというのは、やっぱりそれでよしとはいえない状況だなと思うんです。

yasuhiさんの
そういえば、「専門家は信用できない」がなぜか「一般の人が肌感覚で語る/分かりやすい話が『ホントウ』なんだ」になっちゃう謎があります。
をベースに話をしてみたいと思いますが、いかがでしょうか。[2011/07/25(月)] [23:07:41]

【Yasushi】
それじゃロウソク話をしめちゃっておきますね。
火は、燃料と酸素があって起こる……これは、理系とか関係無く、みんなが知っていることだと思います。そこから、一歩進めて、「炎を維持するためには、燃焼反応領域(これが炎の正体と考えておいて、取りあえず
いいと思います)に絶え間なく供給されないといけないハズ」と考える事が大事だと思います。

まず、長い試験管にガスを詰めて、口に火を付けた場合ですが、この場合、管の反対側は底で封印されているので、燃料であるガスは最初に閉じ込められている量しか使えません。最初に口で着火させることができても、その分、ガスが燃焼で消費されるので、反応ゾーン(つまり炎)が試験管内に後退していきます。燃料が減る分、炎の位置は、試験管の内へ内へと移動しないと辻褄が合いません。ところが、燃焼は燃料だけでは起こりませんね。酸素が必要です。酸素は最初は長い試験管内になかったのですから、炎が試験管内に入り込んで進行するにつれて、試験管の口から酸素も入り込んで炎の位置まで供給されないと、燃焼反応はストップしてしまいます。この入り口から炎の位置まで酸素が供給されるのは、細い円管では拡散現象しかありません(じゃっかん熱による対流も期待できますが、寄与ははるかに小さい)。拡散で酸素を口から後退していく炎を追いかけていくのは限度があり、まとめると、ガスを封印した長い試験管の口に着火しても、すぐに消えます。

ロウソクは白いパラフィンでできていますよね。パラフィンが熱で蒸発してパラフィン蒸気(凝縮しているので白い煙として観測されます)がロウソクの炎の燃料です。試しに、燃えているロウソクを吹いて消すと、白い煙が立ち上りますが、その白い煙にマッチの火を近づけてみてください。ロウソクの芯にマッチが触れなくても、再び着火します。

ロウソクは、楕円体の炎を形成しています。これが反応領域ですが、細かく見ると、中央に芯の端があって、ここに吸い上げられた液体パラフィンが反応熱で蒸発して気化して、燃料になります。炎の外に行く程、反応で生成したカーボンが凝集成長して大きな煤粒子になり、炎から離脱して熱対流で上に立ち上っていきます。この炎の中央部に酸素を供給しないと炎は維持できないですね。シュリーレン写真などで可視化すると分かりますが、炎の中央に酸素が供給されるのは主に、熱対流で炎の下から芯に沿って上昇する空気流です。それ以外に、試験管の時のように炎の外周から拡散で酸素が中央に入り込む現象も起こっていますが寄与は小さいです。

熱による対流が起こるのは、温度によって気体は膨張してその密度差があるためにおこる物理現象です。熱いものほど軽いので上に行き、冷たいものは重いので下降します。これが対流の大まかなメカニズムです。

つまり、ロウソクの炎は重力下でないと維持できないのです。

スペースシャトルのような無重力下でロウソクに着火すると、重力がないために、炎は球形になります。このとき、芯の端に酸素を供給する対流が起こりません。球形の炎の外から拡散で酸素が染み込むしかありません。燃焼反応場としては非常に不安定になり、炎の直径が小さい時はしばらく燃え続ける事ができますが、燃えて発熱する程、球形炎の直径が大きく成長して酸素拡散には不利になり、結局、いつかは酸素切れで消えてしまいます。(実験を何度も見た事があり、実際に、ロウソクで持続炎を作れた人はみたことがありません)
燃料と酸素が必要、これはよく知られていることです。ここから、条件が変わった時に何が起こるか考える、理科に限らず、生活していて判断をしていくときに、大切なことではないでしょうか。

ちなみに先日、ぐちゃぐちゃに混ざった米と小豆を、再び分離するという、エントロピー的には矛盾することを動画で実演してみました。ノーカットで種も仕掛けもありません。なんでこんなことが起こるのか、考えて見るのも面白いですよ http://www.youtube.com/watch?v=gil8VrxT-6g&feature=related

[2011/07/25] [23:43]

【Owly】おお~~~っ…ろうそくの話感動しました!ありがとうございます。
そうなんだ~~おもしろい!知らなかったです!みんなに自慢しちゃお。ヽ(´▽`)ノ
この「おもしろい!」の感覚をつなげて、なんとかエネルギーとかまで人々の関心を持って行きたいんですよね。
別に啓蒙とかそういうんじゃなくて。

【Balsamicose】あるpdfを読んだのがきっかけで、放射性元素の平均寿命について調べていて悲しくなりました。私は、このような概念を知らず、普通に「寿命の合計/個数」の原理で求めたらどうなるか(焼きうどん作りながら)考え、積分して半減期/log2の結果を得たのですが、心配になって(紙使ってないですしキッチンドリンカーですから)ネットで調べたら「個数が元の1/eになる時間を平均寿命という」とか「壊変定数の逆数である」という説明が結構見つかりました(Wikipediaもそうです)。「~と等しい」という表現ならわかるのですが、「~である」は記述者が定義だと思っている可能性もあるわけで、「本質を理解しないで教科書の定義をそのまま受け容れちゃってるのかなぁ」なんて思ってしまいました。[2011/07/27(水)] [11:05:01] 我慢しきれずWikipediaを編集しました。[2011/07/28(木)] [06:53:37]

【Balsamicose】小豆と米粒の実験おもしろいですね(待ちきれなくて2分近辺から見ました)。箸で“流動性”を与えたことにより「小豆が米に浮かんだ」という理系っぽくない解釈をしました。でもまだ箸の作用と瓶を振ったことの違いがわからないです。振り方を工夫すれば(例えば左右にしか振らないとか)箸のように分離できるのかなと思ってしまいました。[2011/07/28(木)] [04:37:49]
  →このスレの内容から離れてきたので気軽にサイエンスを別に立てました

【Balsamicose】「魔法少女まどか☆マギカ」というアニメがあります(このアニメ自身、今年の1月~3月の放送予定だったため、震災の影響を受けているのですが)。魔法少女と魔女の人口変化をMatlabを使って数値計算した人がいるようです。私も生物学的半減期を考察するのに似たようなことをやったのですが、日本の一般人にはこういう考察をする人は少ないような印象を私は持っていますが、どうでしょう? [2011/07/28(木)] [07:23:40]
  →このスレの内容から離れてきたので気軽にサイエンスを別に立てました
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