hirax.net::母に捧げるバラード::(1999.12.19)

みなさんお元気ですね。
　　　<中略>
ところで久しぶりに学校に行ったら、レポートの課題が出てました。そのうえ授業が進んでました。外国語聞いているみたいです。レポート課題　SOSです。だれか教えて下さい。

　大気の持つ質量あたりのエネルギーを、次の二つの例について求めなさい。

　「下」　赤道付近の地表面付近の大気
　　　　高さ 0m
気温 300K
比湿 0.02(=20g/Kg)
風速(絶対値) 5m/s

「上」　赤道付近り対流圏界面付近の大気
　　　　高さ　1500m(=15Km)
気温(300-6×15)K{気温減率6K/Kmと仮定}
比湿 0
風速(絶対値)20m/s

結果を次のような表にまとめなさい。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　下　上
　　A　　内部エネルギーの温度に比例する部分
　　B　　内部エネルギーの水蒸気に比例する部分
　　C　　位置エネルギー
　　D　　運動エネルギー

さて、インドの話はいらしたときにします。大変な国ですが、行って良かったです。

母

> レポート課題　SOSです。だれか教えて下さい。

　この「母」のレポートって「弟」の得意な専門の問題じゃないの？

>　　　　高さ　1500m(=15Km)

　あと、15000mの間違い？

兄

>結果を次のような表にまとめなさい。
　
　「お母さん」には無理だ。

父

　今年は地球科学概論をとった。確か昨年「兄」が次は地球科学がいいと、
いったはず、責任があるはずです。自分の責任のあることを「弟」に振ろうとしていませんか。だれでもいいです。「弟」、助けてくれますか？

母

>　今年は地球科学概論をとった。確か昨年「兄」が次は地球科学がいいと、
>いったはず、責任があるはずです。

　いや、私が言ったのは「どうせ習うなら自然科学史みたいなのの方がいいよ。」です。「地球科学概論」だなんて言っておりません。
　それに、去年取った「応用化学」に較べれば楽なものじゃないですか。「応用化学をやったならこんなの簡単なんじゃないの？」

>自分の責任のあることを「弟」に振ろうとしていませんか。

　いや、私に責任はないと思うのですが...

>だれでもいいです。「弟」、助けてくれますか？

　そうそう > 「弟」

兄

>そうそう > 「弟」

　地球科学概論なんだから、宇宙・地球物理専攻の人がやるべき
なのでは > 「父」 & 「兄」

　最近、修論のまとめで忙しいです。

弟

> 地球科学概論なんだから、宇宙・地球物理専攻の人がやるべき
> なのでは > 「父」 & 「兄」

　しかし、これってほとんど化学工学ではないでしょうか。だから、
化学専攻の人の方が良いのではないでしょうか？　>　「母」 & 「弟」

兄

>>> そうそう助けてやれよ > 「弟」
>> 地球科学概論なんだから、宇宙・地球物理専攻の人がやるべき
>> なのでは > 「父」 & 「兄」
> 化学専攻の人の方が良いのではないでしょうか？　>　 「母」 & 「弟」

　そろいもそろって、冷たい兄弟ですね。

母

>>>> そうそう助けてやれよ > 「弟」
>>> 地球科学概論なんだから、宇宙・地球物理専攻の人がやるべき
>>> なのでは > 「父」 & 「兄」
>> 化学専攻の人の方が良いのではないでしょうか？　>　 「母」 & 「弟」

>そろいもそろって、冷たい兄弟ですね。

　そういうと、私まで一緒みたいに聞こえます。やめて下さい。兄妹とか姉弟
とか書かれるよりはいいですけど。それに、「父」は？

「妹姉」

　「母」がせっかく苦労してレポートをと考えているので、hiraxファミリーの
英知を結集して」、コメントしてやってください。
　今朝、「父」は物理的な意味だけは、１０分間講義してあげました。

　多分、「兄」や「弟」だったら、チョチョイだから。

> どうせ習うなら自然科学史みたいなものの方がいいよ。
に賛成。地球科学には物理の素養が必要なので、一挙に地球科学に
行くより、物理か、自然科学史がいい。どっちかといったら、自然科学史が無難。

父

>多分、「兄」や「弟」だったら、チョチョイだから。
　「弟」ならともかく、私にはチョチョイではありません。

>今朝、「父」は物理的な意味だけは、１０分間講義してあげました。
　そのとき答えも講義してくれたら...

　そんなに若くはない年で働きながらも、大学へ行こうとする「母」の
エネルギーには頭が下がる思いです。しかし、科目の選択はじっくり
考えて欲しいです。

兄

　昨日の電話など、何やらプレッシャーが感じられてきたので、適当に問題にとりかかって
みました。答えが合っているどうかはわかりません。また、手元に資料が
あまりないので、とんでもない間違いをしている可能性もあります。

　まずは、簡単そうな位置エネルギーと運動エネルギーから。「地球科学概論」
ということなので、式の導出までを求められてはいないと思います。そこで、
公式を使って解くことにします。

「問題」
　大気の持つ質量あたりのエネルギーを、次の二つの例について求めなさい。
　「下」　赤道付近の地表面付近の大気
高さ 0m、気温 300K、比湿 0.02(=20g/Kg)、風速(絶対値) 5m/s

「上」　赤道付近り対流圏界面付近の大気
高さ　15000m(=15Km)、気温(300-6×15)K、比湿 0、風速(絶対値)20m/s

「上」「下」それぞれについて
　　A　　内部エネルギーの温度に比例する部分
　　B　　内部エネルギーの水蒸気に比例する部分
　　C　　位置エネルギー
　　D　　運動エネルギー
を求めよ。

「回答」
　高さ=h、質量=m、重力加速度=gとし、今回の問題で質量=m=1kgであることを考えて、位置エネルギーCは

　運動エネルギーDは速度v(m/s)に対して、

　さて、次に「A.内部エネルギーの温度に比例する部分、B.内部エネルギーの水蒸気に比例する部分」
です。空気は主として窒素N2と酸素)O2からなり、いずれも2原子分子である。また水分子H2Oは3原子分子であるが、酸素原子Oを中心とした結合角度の振動などが小さく、無視できるとして、2原子分子と同等の自由度であるものと近似する。また、
比湿 0.02(=20g/Kg)ということから、水分子の数は窒素、酸素に対して無視できる程少ないため、無視して良い。
　すると、1mol辺り気体のエネルギーを1(kg)辺りに直すために、上式に1000/28.94(g/mol)をかけた

「上」　赤道付近り対流圏界面付近の大気　(300-6×15)K
「下」　赤道付近の地表面付近の大気 (300)K
を代入し、
「上」 150752. J
「下」 215359. J
を得る。

　最後に「B.内部エネルギーの水蒸気に比例する部分」であるが、水が液体から気体に変化するときのエネルギー収支を考る。蒸発熱が2498J/gであることを考え、計算を行う。

「上」　赤道付近り対流圏界面付近の大気　水蒸気0g
「下」　赤道付近の地表面付近の大気 水蒸気20g
を代入し、
「上」 0 J
「下」 2498 * 20 = 49960. J
を得る。当然のことですが、この水蒸気のエネルギーは
太陽のエネルギーが形を変えたものです。

　なお、検算も読み直しもしておりません。

兄