マグマ低温で粘り気が大きい。マグマに含まれる成分は液体から固体になる凝固点がそれぞれ異なる。そのためマグマ(液体)が冷えていくと凝固点の高い成分から固体(=結晶)になりマグマから分離していく(晶出)。この作用によってさまざまなマグマや火成岩ができる。1まず最初に玄武岩質マグマが冷却されるとカンラン石や輝石の結晶ができて(比重が大きいため)マグマだまりの底へ沈んでいく。このとき晶出した鉱物でできる岩石がカンラン岩で、残ったマグマは安山岩質マグマになる。2その後角閃石や、斜長石が晶出する。斜長石は初期はカルシウムの割合が多く、やがてナトリウムの割合が増えていく。このとき晶出した鉱物でできる岩石がはんれい岩や閃緑岩で、残ったマグマは流紋岩質マグマになる。3そしてカリウムの多いカリ長石が晶出、残ったマグマは化学組成が変化するとともに量も減っていく。二酸化ケイ素の量は相対的に増加していき粘度もアップ、最後に石英が晶出する。岩体とは地質図で示される広範囲に分布する岩石の塊のこと。地層の層理のあいだに水平に挟まれた岩体のこと。地層を斜めに横切る形で板状に貫入した岩体。底盤(バソリス)花崗岩質岩石の大規模な岩体。貫入時期の異なるさまざまな深成岩の岩体が合体したものだと考えられている。マグマだまり地殻内でマグマが溜まっている場所。マントルでできたマグマは浮力によって上昇を始めるが、マントルと地殻の境界(モホロビチッチ不連続面)で上昇を一時的にやめ、周囲の物質を取り込んだり、揮発性のガスを出すことでさらに密度を減らし、再び上昇、密度の釣り合うところにマグマだまりを作る。この部分にどんどんガスが貯まると圧力は次第に上がり、最終的に噴火をする。風化・堆積作用によっても作られる。正マグマ鉱床マグマが高温の時期に、鉱物がマグマだまりの底で沈殿したタイプ。クロム鉱やニッケル鉱など。ペグマタイト鉱床マグマの大部分が固まった時期に、マグマの残液から石英、長石、雲母などが大きな結晶を作ったタイプ。熱水鉱床マグマから分離した熱水に含まれる金属元素が沈殿し、濃縮したタイプ。海底火山活動によってできるものは、海底熱水鉱床という。マンガンノジュールやコバルトクラストなど。石灰石が熱水によって化学反応を起こしてできたカルシウム豊富な鉱物の集合体。火山の噴火マグマは地下のマグマだまりに一時蓄えられたあと、マグマに含まれる水蒸気が低圧になったために気泡となり膨張、岩石を打ち破って地表に噴出する。これをマグマ爆発という。ちなみに、地下水が間接的にマグマによって温められ急膨張して起きる爆発は水蒸気爆発、地中のマグマが地下水や海水に直接接触して、一気に発生した大量の水蒸気によって起こる爆発をマグマ水蒸気爆発という。火山の噴火様式は、噴火の仕方が穏やかな順に5つに分けられる。広いエリアの割れ目から大量の溶岩が流出。二酸化珪素の量は最も低く(=粘度が低い)、溶岩の温度は最も高い。山頂や山腹の割れ目から溶岩を流出する。火山中央部の火口で起こる噴火(中心噴火)。マグマやスコリア(黒っぽい軽石のこと)を間欠的に噴出。イタリアのストロンボリ山でよく見られるため、この名前が付いた。高圧の火山ガスによって、マグマが爆発的に噴出される。イタリアのブルカノ山から。激しい爆発で、大量の軽石や火山灰を降らす。二酸化珪素の量は最も高く(=粘度が高い)、溶岩の温度は最も低い。ベスビオ火山大噴火を経験し、それを記録したローマ時代の学者ガイウス・プリニウス・セクンドゥスにちなむ。岩石が地球内部の圧力や熱に長期間さらされることによって化学反応を起こし、組織を変化させたものを変成岩という。鉱物が一定の方向に綺麗に並んだ岩石。このような組織を片理という。片理の原因は岩石に大きな圧力がかかったためである。粗い有色鉱物と無色鉱物が互い違いに分布し縞模様になっている岩石。3ホルンフェルス細かく緻密で硬い鉱物を持つ岩石。鉱物の配列に規則性はない。ホルンフェルスでは、岩石中の一部の鉱物が、斑状組織のように大きく成長することがある(斑状変晶)。4大理石(結晶質石灰石)方解石の結晶がモザイク状に集まって出来た岩石。安定していた鉱物は、常温常圧の環境下で水と反応すると分解され、低温で安定する粘土鉱物に変わってしまう。この反応は、熱を放出し、水が加えられる水和反応である。逆に粘土鉱物を熱すると、鉱物は水を放出することで分解され、高温で安定する鉱物に変わる。この反応は熱を吸収し、水分が失われる脱水反応である。陶芸において、粘土を窯に入れて熱すると焼き物ができるのは、このためである(再結晶)。広域変成作用プレートが衝突することによって岩石の組織が変化すること。い花崗岩質マグマが接触することによって、岩石の組織が変化すること。砂岩や泥岩がマグマに接触すると、黒色のホルンフェルスに、石灰岩がマグマに接触すると白色の大理石になる。キンバーライトカンブリア紀以前のすごい古い大陸のすごい深いところから、すごい火山活動ですごい速さ(マッハ1)で噴出した超塩基性の岩石。ダイヤモンド原石が含まれている岩石として有名。ダイヤモンドは極めて高い圧力の条件下で形成されるため、日本のような新しいプレートからはみつからないと思われていたが、2007年に愛媛県で1μmという超ミクロなダイヤモンドが発見された。ダイヤモンドの赤ちゃんである。振り子や斜面を転がっていくボールなどで有名なやつで、運動エネルギーが上がると、それに伴って位置エネルギーが下がり、位置エネルギーが上がると運動エネルギーが下がるという、シーソーみたいな関係になっている。位置エネルギーと運動エネルギーの合計値は、どんな状態でも同じ値になるというのが、力学的エネルギー保存の法則。そもそも力学的エネルギーってのは、位置エネルギーと運動エネルギーの合計値として定義されたもので、これは、まあルールみたいなもの。力学的エネルギーが10だとして、位置エネルギーが8なら、運動エネルギーは2。位置エネルギーが4だったら、運動エネルギーは6といった感じ。位置エネルギーは物体の重さ(質量)と高さによって定まると、中学校の教科書には書かれているけど、もう少し厳密に言うと、位置エネルギーは物体の質量と、重力によって定まる。位置エネルギー=質量×重力E=m(マッス)×G(重力Gは重力加速度×高さで求められる)となると、高さが高ければ位置エネルギーは大きくなるわけで、となると重力も高さに伴い大きくなるということになる。考えたら、地球が引っ張る引力って地球から離れれば離れるほど、弱くなるから、これっていろいろ矛盾している。この位置エネルギーの算出方法は「※ただし地表で」という歯切れの悪いエクスキューズが必要だという(^_^;)対して運動エネルギーは、物体の重さと速さによって定まる。こちらは式がちょっと複雑で、1/2×重さ×速さの2乗になる。運動エネルギー=質量×速さ×速さ÷2E=m×v×v(ベロシティ)÷2これは、重力によって物体のスピードがどんどん速くなっていくため(等加速度運動)。瞬間の速さ=加速度×その時間v=a(アクセレーション)×t中学校の理科でやるように、移動距離を示す記録テープを紙に貼って、縦軸:速さ、横軸:時間のグラフを完成させると、等加速度運動は、比例の直線のグラフになるので、例えば、動き出して10秒後の移動距離は、横軸の変域が0~10までに含まれる三角形の面積と等しくなる。∑的な考え(アレ大嫌いw)。2道のり=加速度×時間の2乗÷2になる。ここで、新キャラが出てきちゃうんだけど、この時に物体にかかっている力・・・F(フォース)はその物体の質量と加速度によって求められる。自動車とかをイメージすればいいんだけど、重いものをたくさん加速させるにはそれだけ力がいるから。加速度=力÷重さに等式変形ができる。速さ=加速度×時間を時間=速さ÷加速度に変形し、その加速度に「加速度=力÷重さ」を代入。時間=速さ÷(力÷重さ)分数のマトリョーシカになっちゃったので(^_^;)「重さ/重さ=1」をかけてやって時間=速さ×重さ÷力これをエネルギーの式に代入し・・・エネルギー=力の2乗×(速さ×重さ÷力)の二乗÷重さ÷2になって、力の2乗が約分されて消えてしまう。重さの方も、指数がひとつ消える。よってエネルギー=重さ×速さの二乗÷2を、導くことができる・・・意外と大変。教習所で習うように、自動車のエネルギーは、その自動車の重量に比例して、スピードに関しては2乗に比例するってこと。スピード出し過ぎは、自動車を重くするよりも危険。あとは力学的エネルギー保存の式に、位置エネルギーと運動エネルギーの式を代入する。重さ×重力加速度×高さ=重さ×速さの2乗÷2mgh=1/2mv2この時の高さは、例えば坂を下るボールなら、二つの地点の高低差でもOK。あと難しいんだけど、スキーのジャンプ台みたいなのがあったとき、選手がジャンプ台からシュババって飛んだ時のエネルギーが、ジャンプの最高点を決めるから・・・力学的エネルギー=位置エネルギー+運動エネルギーの式に代入すれば、ジャンプの最高到達点が求められる。この手のジャンプを斜方投射って言うらしいのだが、その場合水平方向へは等速直線運動を続ける。実際は空気抵抗が絶対かかるから減速すると思うんだけどね。傾斜角60度のジャンプ台(!)で速度10で斜方投射させたら、水平方向の速度は、三角比からコサインで出せて、コサイン60度は2分の1なので、水平方向の速度は5ということになる。近年稀に見る、自然科学系の記事。最近理科の勉強しているんですが、高校生の勉強なんてかれこれ15年もしていない上に、現役時代もろくに理解できていたか怪しいので、もう一度復習をしているんです(^_^;)特に物理、地学は履修していない上、化学もほとんど覚えていなくて、例えば・・・500mlのガラス容器に標準状態で11.2リットルの乾燥した空気が入っています。気体定数R=8.3×103(L・Pa/mol・K)みたいな問題があったんですけど、まず読解すら怪しいという・・・空気の分子量くらいは、問題文中に原子量が書いてあるので、そりゃなんとかなるのですが、酸素の体積となると気体の状態方程式を覚えてないと全く歯が立たないという。それどころか、気体の状態方程式って言われて、模範解答を読んでも、いまいち理解が追いつかないという・・・ウィキペディアは言わずもがな。いうわけで、今回はそんな気体の状態方程式を、中学生レベルの脳を持つ私が理解しようと、醜くあがくお話。気体の状態方程式っていうのは、どんな種類の気体も、気体の圧力と容器の体積をかけた数は気体の物質量と温度と気体定数をかけた数と等しくなるというもの。いう了見でこんな式が開発されたんだって、視聴者の皆さんは思うに違いない(私だけか)。これは、ボイル・シャルルの法則から出していて、ここまで遡ると、小学生や中学生の理科のレベルに落ちてくれるんだけど、気体の体積って温度が上がるほど大きくなるじゃん。体積が膨張すれば当然、周囲を押す圧力も大きくなるわけで、ここまではOK。温度が変化しない状態(等温変化という)を仮定するとして、もし気体の体積“だけ”を小さくすれば、逆に気体の圧力は上がる(反比例の関係になる)んじゃないの、というのがボイルの法則だ。同じ電圧の場合、電気抵抗が上がれば、逆に電流は小さくなるというのと一緒だ。ボイルの法則・・・PV=R(※Rは定数)でもやっぱりよくわからないから、圧力×体積=定数(同じ温度の場合)にする。これと似たのがシャルルの法則。こちらは、気体を入れたシリンダーに同じ圧力をかけ続けた場合(こちらは等圧変化)、そのシリンダーを徐々に温めると気体の体積は膨張するよ、というもの。シャルルの法則・・・V=R×T(※Rは定数)でもやっぱりよくわからないから、体積=温度×定数(同じ圧力の場合)にする。よって定数を求める場合は、式を定数=体積÷温度に変形し、体積を温度で割れば求められる。体積と温度は比例関係なので。このルールをまとめると、気体の量(物質量)が変化しないのならば、圧力と体積をかけた数を温度で割った数は一緒ってことになる。よって、ボイルの法則とシャルルの法則は、ボイル・シャルルの法則と悪魔合体させることができる。気体の量が同じ場合、気体の体積は圧力に反比例するが、温度には比例する。P×V÷T=R圧力×体積÷温度=定数この式の両辺にTをかけると、P×V=R×T(圧力×体積=定数×温度)になって、気体の状態方程式になる。ちなみにこの式を使って、1molの気体の体積は種類にかかわらず22.4Lというルールが導き出されるのだが(※0°C、一気圧の場合)、これはある種のトートロジーで、この22.4を出すには、状態方程式のR(気体定数)の部分にに8.3×103を代入しないと得られないし、気体定数の8.3×103を出すには、状態方程式のVに1molの気体の体積値22.4を代入しないと得られない。このキャッチ22を説明できる関係者の方々を募集しています。それは置いておいて(そこは置いておくんかい)、この状態方程式を使って問題を解くには、テキストの解答欄で「理系なら常識だべ?」と見事に割愛された部分を知らないといけない。さっきも言ったように、トートロジーのどっちか、まあ、気体の体積は1molあたり22.4Lを暗記しておくべきだし(もちろん忘れちゃってたよ)、それ以上に文系の私が引っかかったのが、Tの温度がセルシウス温度じゃなくて絶対温度だということ!ず~っとセルシウス温度で解いてて、もうどうやっても答えと数が合わなくて泣いてたんだからね!ならTじゃなくてKで書けよ!って思ったら、問題文の気体定数のところにちっちゃく書いてあったwてへ絶対温度のケルビンは273.5をセルシウス温度に足せば出るから(絶対零度0Kがセルシウス温度ではー273°Cだから)、27°Cはぴったり300Kになる。解きやすく作ってくれてんだwあとは、もう方程式にシュババって代入すれば出せる。1molの気体は、さっきも書いたように、22.4リットルだから11.2リットルの空気の物質量はちょうど半分で0.5mol、温度27度はぴったし300K。ガラス容器の体積は500mlだったのでリットルでは0.5。)に代入して・・・0.5×P=0.5×(8.31×103※気体定数)×300で、P(圧力)=2493×103→有効数字の関係で2.493×106パスカル。酸素の分圧は、問題文より、空気の五分の一を占めるから、空気の圧力を5で割って、4.986×105パスカル。空気の物質量は0.5molだったから酸素は0.1molになって(やっぱり出題者親切w)これを再び状態方程式に代入。4.986×105パスカル×V(体積)=0.1×気体定数(打つのめんどい)×300=0.3×8.31÷4.896=0.51296296296リットル・・・になるから答えは500ml。これ512mlって書いたらバツ?いろいろ掛けたり割ったりしたから、どこまで有効かわからん(^_^;)いや~しかし生物と地学はそこそこ今でもできるんだけど(忘れてても本を読めば割と簡単に思い出すし納得する)、自分は数学に弱いから、こういう物理や化学の計算問題は、いちいち前提を確認しながらゆっくり勉強してかないと相当きつい。来年度、大学で理科の教育免許を取るときまでに、大学の先生への質問をたくさん溜めておくことにしよう。22.4と気体定数8.3×103のパラドックスから。