植物
食物連鎖の基礎部分、生産者
植物
| 葉 | 孔辺細胞に囲まれた気孔で蒸散や光合成と呼吸によるガス交換。
光合成や呼吸によって酸素や二酸化炭素が出入りし蒸散によって水が空気中に出ていく。 |
|---|---|
| 光合成 | 葉緑体で光のエネルギーを利用し、二酸化炭素と水から有機物を生成して酸素を放出する。 |
| 蒸散 | 植物内の水が水蒸気となって空気中に出ていく現象。 |
| 維管束 | 師管と導管が集まって束になった部分。 |
導管:根で吸い上げた水や栄養を葉に送る。
師管:葉で作られた養分を全体へ送る。
種子植物
花が咲いて種子で増える植物。
子房があるかないかで被子植物と裸子植物に分かれる。
被子植物
子房があり、中に胚珠がある。
双子葉類と単子葉類に分けられる。
単子葉類
葉脈:平行脈
根:ひげ根
維管束の配列:バラバラ
維管束の向き
葉:(導管(表側)、師管(裏側))
茎:(導管(内側)、師管(外側))
根:(導管()、師管())
例:トウモロコシ、オオカナダモ、稲
双子葉類
子葉:2枚
根:主根と側根
葉脈:網状脈
維管束の配列:同心円状
維管束の向き
葉:(導管(表側)、師管(裏側))
茎:(導管(内側)、師管(外側))
根:(導管()、師管())
花:離弁花類と合弁花類に分けられる。
・アブラナ
・サクラ
・ナズナ
・バラ
・エンドウ
・ツバキ
単子葉類
子葉:1枚
根:ひげ根
葉脈:平行脈
・ユリ
・イネ
・ツユクサ
・アサガオ
離弁花類

被子植物の花の要素は外側から順に、がく、花びら、おしべ、めしべ。
-- 完全花 --
・がく
・花びら
・おしべ
・めしべ
上記をすべて含む
例:梅、桜、ナス
-- 不完全花 --
・がく
・花びら
・おしべ
・めしべ
上記のいずれかを欠く
例:キュウリ、ヘチマ
合弁花類
例:キク、タンポポ、ヒマワリ
複数の花びらがくっついて1つの花を形成している。
・バラ科(バラ、サクラ、リンゴ)
・ツツジ科(ツツジ、サツキ)
・モクレン科(モクレン、シャクナゲ)
・アブラナ科(アブラナ、キャベツ、ブロッコリー)
頭状花序
小さな花がたくさん集まって一つの花に見える。
・キク、ヒマワリ、タンポポ、ツツジ
離弁花類と合弁花類が種子を作るまで
受粉
花粉が柱頭につくこと。受粉したら成長して、胚珠は種子に子房は果実になる。
アカバナ科
被子植物
双子葉類
ー オオマツヨイグサ ー
アブラナ科
被子植物
子房の中には胚珠がある。
離弁花類
双子葉類
網状脈
主根と側根
ー アブラナ ー
繁殖:種子
花:胚珠が子房の中に入った花
葉:網状脈(葉脈が網目状に通っている)
茎:
根:主根と側根(太い根とそこから伸びる細い根)
ウリ科
被子植物
双子葉類
離弁花類
雄花と雌花がある
ー カボチャ ー
ー ツルレイシ(ゴーヤー、ニガウリ)ー
キク科
被子植物
双子葉類
頭状花序
合弁花類
バラ科
双子葉類
離弁花類
ー ダリア ー
植える時期(球根):春
花が咲く時期:
ー たんぽぽ ー
花は5枚の花びらがくっついて1つの花でになっている合弁花類
ー ひまわり ー
植える時期(種):春
花が咲く時期:夏
単子葉類
- ヒヤシンス
- トウモロコシ
- ツユクサ
- イネ
- スズメノカタビラ
キジカクシ科
ー ヒヤシンス ー
被子植物
単子葉類
植える時期(球根):
花が咲く時期:春
ツリフネソウ科
両性花:雌しべと雄しべを合わ持つ
例:ホウセンカ
イネ科
単子葉類
雌しべ:先端が2つに枝分かれしていて、それぞれの先端は細かい毛がついていて、花粉がつきやすく離れにくいので受粉しやすい。
ひげ根
ー トウモロコシ ー
繁殖:種子で増える
花:雄花、雌花(子房の中に胚珠)
葉:平行脈(葉脈が平行に通っている)
根:ひげ根(たくさんの細い根)
ー スズメノカタビラ ー
ツユクサ科
被子植物
単子葉類
ー ツユクサ ー
ユリ科
被子植物
単子葉類
ー ユリ ー
ー チューリップ ー
植え付け時期(球根):10~11月前後
裸子植物
種子で繁殖
胚珠がむき出しになっている。
子房がない。
主根と側根(太い根からたくさん枝分かれするように細い根が生えている)
・マツ
・イチョウ
・スギ
ー マツ ー
裸子植物
針葉樹
種子で増える
雌花:胚珠が子房の中にある
雄花:雌花の下にある
葉:針のような形
主根と側根(太い根からたくさん枝分かれするように細い根が生えている)
ー イチョウ ー
裸子植物
広葉樹
種子を作らない植物
シダ類、コケ類
シダ類とコケ類の分別
根、茎、葉の区別が有るか無いかで分けられる。
シダ類
花が咲かない。
根、茎、葉の区別が有る。
葉の裏に胞子が入ってる嚢胞がある。
ー イヌワラビ ー
繁殖:胞子で増える。株分け。
花:無し
根:有り
葉:裏に袋のようなもの(胞子のう)がついた葉
茎:有り
維管束:有り
ー スギナ ー
ツクシ
コケ類
花が咲かない。
根、茎、葉の区別が無い。
維管束を持たない(非維管束植物)
ーゼニゴケー
繁殖:胞子で増える。
花:無し
根:無し(代わりに仮根がある。
葉、茎:葉状体(葉+茎)
維管束:無し
オオカナダモを用いたBTB溶液の実験
※BTB溶液は酸性で黄色、中性で緑色、アルカリ性で青色になる。
酸性
中性
アルカリ性
●●●●●●●●●
青色のBTB溶液を入れた試験管を4本用意する。
試験管に息を吹き込み二酸化炭素濃度を上昇させ、BTB溶液が緑色になったところで息を吹き込むのをやめる。
仮に試験管に1~4と識別番号をつける。
1の試験管にはオオカナダモを入れてゴム栓をし、光の当たる場所に置く。
2の試験管には何も入れずにそのままゴム栓をし、光の当たる場所に置く。
3の試験管にはオオカナダモを入れてゴム栓をし、光の当たらない暗い場所に置く。
4の試験管には何も入れずにそのままゴム栓をし、光の当たらない暗い場所に置く。
各試験管のBTB溶液の色の変化を観察する。
1の試験管の変化
BTB溶液は青色になった。
2の試験管の変化
BTB溶液は変化しなかった。
3の試験管の変化
BTB溶液は黄色になった。
4の試験管の変化
BTB溶液は変化しなかった。
1の試験管のBTB溶液はなぜ青くなったのか
オオカナダモの光合成が優位になり酸素濃度が上昇し、二酸化炭素濃度が減少したから。
2の試験管はなぜ変化しなかったのか
光の影響でにpHを変化させることができなかったから。
3の試験管のBTB溶液はなぜ黄色くなったのか
オオカナダモの呼吸が優位になり酸素濃度が減少し、二酸化炭素濃度が上昇したから。
4の試験管はなぜ変化しなかったのか
なにもなかった。
微生物
食物連鎖での小さな分解者
真菌(カビ菌):アオカビ、など
細菌:乳酸菌、など
動物
脊椎動物と無脊椎動物
-- 脊椎動物 --
背骨がある動物のグループ
魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類
体の構造が複雑で、頭部と体幹をもち、神経系や循環系が発達している。
-- 無脊椎動物 --
背骨(脊柱)を持たない動物のグループ
節足動物(昆虫、クモ、甲殻類)
軟体動物(貝、イカ、タコ)
内臓が外套膜で包まれてる。
棘皮動物(ヒトデ、ナマコ、ウニ)
刺胞動物(クラゲ、イソギンチャク)
など
体の形態が多様
神経系、循環系、消化系などの構造が多様
脊椎動物の特徴
-- 哺乳類 --
呼吸:肺呼吸
生まれ方:胎生
体表:毛
-- 鳥類 --
呼吸:肺呼吸
生まれ方:卵生
体表:羽毛
-- 爬虫類 --
呼吸:肺呼吸
生まれ方:卵生(陸上)
体表:うろこ
-- 両生類 --
呼吸:子供(エラと皮膚)、親(肺と皮膚)
生まれ方:卵生(水中)
体表:湿った皮膚
-- 魚類 --
呼吸:エラ
生まれ方:卵生(水中)
体表:うろこ
無脊椎動物の特徴
節足動物
-- 昆虫類 --
バッタとか
触覚、頭部、胸部、腹部、足、気門
からだの表面は固い殻におおわれている。
体と足に節がある。
-- 甲殻類 --
からだの表面は固い殻におおわれている。
体と足に節がある。
-- クモ類 --
軟体動物
タコとかイカの頭足類
外套膜が内臓を包んでいる。
アサリとかの貝類
外套膜、足、エラ、貝柱(筋肉)、出水管、入水管
刺胞動物
クラゲ
棘皮動物
ヒトデ、ウニ、ナマコ
環形動物
ミミズとかヒル
草食動物と肉食動物
-- 草食動物 --
主な食性
植物(葉、茎、根、果実、種子など)
歯、口の適応
切断・すりつぶしに適した臼歯や前歯
消化器
植物繊維(セルロース)分解のための長い消化管や発酵室(反芻する胃、発達した盲腸・大腸)
目の配置
左右側方(側方眼)に目が配置されることが多く、視野が広くなるので捕食者の接近を早く察知できる。
物が立体的に見えにくい。
-- 肉食動物 --
主な食性
他の動物
歯、口の適応
咬断や切断に適した犬歯や切歯、肉を裂くための鋭い臼歯
消化器
タンパク質や脂肪の消化に適した短めの消化管
目の配置
前方(正面)に近い位置に目があり、両眼視差による立体視(距離感、深度知覚)が発達。
生物のからだ
-- 細胞 --
生命の最小単位。
1つの細胞からなる単細胞生物と多くの細胞からなる多細胞生物がいる。
エネルギー(消化と吸収)
食べたものは消化液に含まれる消化酵素や酸塩基により分解されたりして吸収されていく。
・でんぷん(多糖類) → マルトース(麦芽糖・二糖類) → ブドウ糖(単糖類)
・タンパク質 → → アミノ酸
・脂肪 → → 脂肪酸、モノグリセリド
消化分解され産生されたブドウ糖、アミノ酸は毛細血管、脂肪はモノグリセリド・遊離脂肪酸となり小腸壁から吸収される。
小腸壁には無数の小さな突起のひだがあり絨毛という。
このひだがあることで、表面積が増加し吸収しやすくなる。
小腸で吸収された栄養は肝臓で別の物質に変えられたり、蓄えられたりする。
小腸で吸収された栄養分は血液によって全身に運ばれる。
小腸から脳までの経路
小腸→肝臓→大動脈→心臓→肺動脈→肺→肺静脈→心臓→大動脈→脳
でんぷんの実験
右の図のように
試験管A、Cにはでんぷん溶液10cm3と唾液2cm3
試験管B、Dにはでんぷん10cm3と水2cm3
それぞれ40℃に保った。
しばらく放置
試験管A、Bにはヨウ素液
試験管C,Dにはベネジクト液と沸騰石を加えて加熱
試験管Aは変化なし
試験管Bは青紫色に変化
※唾液の働きででんぷんがなくなった。
試験管Cは赤褐色に変化
試験管Dは変化なし
唾液の働きで麦芽糖などができた。
呼吸
ヒトは息を吸うときは横隔膜を下げる。
ヒトは息を吐くときは横隔膜を上げる。
安静時よりも運動時のほうが呼吸回数が多くなる。これは、多くの酸素を体内に取り入れるためである。
ヒトは呼吸することによって酸素を体内に取り入れている。
呼吸により体内に取り入れられた酸素は、赤血球中のヘモグロビンによって全身に運ばれる。
血液
血液に酸素を通すと、暗い赤色から鮮やかな赤色に変化する。これは血液中にヘモグロビンが含まれているためである。
血液循環
血液のながれる順番
※心臓(右)→ 肺 → 心臓(左) → 全身 → 初めに戻る(心臓(右))
-- 肺循環 --
心臓(右心室)から出た血液が肺を通り、再び心臓(左心室)に戻る血液の循環
心臓→肺→心臓
-- 体循環 --
体循環:心臓(左心室)から出た血液が全身をめぐり、再び心臓(右心房)に戻る血液の循環
心臓→全身→心臓
反応と反射
-- 反応 --
感覚受容器:刺激(光や痛みなど)が感覚神経受容体に到達。
↓
感覚神経:刺激の情報が感覚神経を通じて脊髄の中枢へと伝わる。
↓
中枢神経(脊髄):脊髄から脳で神経細胞の情報を受け取り、直ちに運動神経へ指令を送る。
↓
脳
↓
中枢神経
↓
運動神経:指令が筋肉に伝わり、素早く反応が起こる。
-- 反射 --
無意識に起こる反応のことで、通常の反応をスキップすることで早く反応できる。
例:熱している鍋の淵に腕が当たり、思わず手を引っ込めた。
感覚受容器:刺激(光や痛みなど)が感覚神経受容体に到達。
↓
感覚神経:刺激の情報が感覚神経を通じて脊髄の中枢へと伝わる。
↓
中枢神経(脊髄):脊髄内の神経細胞で情報を受け取り、脳を介さず直ちに運動神経へ指令を送る。
↓
運動神経:指令が筋肉に伝わり、素早く反応が起こる。
魚
魚の卵
ニシン:数の子
鮭:いくら
鮭
卵:いくら
トビウオ
とびっこ
ニシン
卵:数の子
ムツゴロウ
生息地:有明海の干潟、八代海の干潟
その他:2025年、レッドリストに登録(国際自然保護連合(IUCN))
昆虫
・昆虫の体は頭、胸、腹の3つで構成されている。
生物のつながり
生態系
生物とその周りの水や空気、他の動物などの環境を1つのまとまりとしてとらえたもの
食物連鎖
生物同士での食べる食べられるという関係のつながり
植物網
複数の生物での食物連鎖が網目のように複雑に絡み合っているもの
生産者
光合成によって無機物から有機物を作り出す生物
消費者
生産者が作った有機物を直接的にでも間接的にでも消費する生物
生物の数量のつり合い
基本的には捕食者側は捕食される側より数量が少ない。このバランスは崩れても時間をかけて元にもどり、一定に保てれる。
ー 食物連鎖のピラミッド修復例 ー
大型の肉食動物の増加すると小型の肉小動物が減少し捕食者の減った草食動物が増える。
しかし大型の肉食動物の増加によりの分配される食べ物が減少、大型の肉食は一定以上増えることができなくなり減少していく。
個体数の増加に成功した草食動物はその影響での植物の食糧の減少、大型の肉食動物減少や草食動物の増加により個体数を増やし始める小型の肉食動物により捕食され減少していく。
※土の中など見えない場所にも、生物の死骸を分解する微生物が消費者として生息していたりさらに食物連鎖ピラミッドを形成している。
物質の循環
光合成や呼吸、食物連鎖によってこの世界の酸素や炭素は循環している。
人間と環境
エネルギー資源の消費や生産
石油や石炭などの化石燃料、核燃料、太陽光や風力のようなエネルギーを任意のエネルギーに変換して利用している。
最終的な変換目標は電気エネルギーであることが多く、火力発電や水力発電、太陽光発電などで生産される。
例:火力発電、水力発電、原子力発電、太陽光発電、波力発電、風力発電など
化石燃料
石油、石炭、天然ガス
再生可能エネルギー
繰り返し利用できるエネルギー
例:風力、波力、太陽光、地熱など
再生可能エネルギーを利用した発電方法
太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電、地熱発電など
コジェネレーションシステム
工場やビルなどで利用する電気を発電するときに排出される熱エネルギーを給湯や暖房に利用するシステム
放射線の種類
α線、β線、γ線、X線など
環境問題
地球温暖化
地球の平均気温が上昇する現象
※原因の1つに二酸化炭素濃度の上昇があると考えられている。
酸性雨
pH5.6以下の強い酸の雨、いろいろ溶ける。
赤潮
海洋汚染
外来生物
元は食用だったりペットだったり、人間の都合で本来の生息域以外に持ち込まれ定着した生物。原生生物か駆逐されるなど生態系のバランスを崩して破壊してしまうことがある。
環境改善への取り組み
持続可能な社会
将来生活に必要なエネルギーや物質を入手し続けることのできる社会
カーボンニュートラル
二酸化炭素の実質排出量を0にする取り組み。
取り組みによる影響
二酸化炭素の排出を減らしたことで従来の回収方法では二酸化炭素が手に入りにくくなって、ドライアイスが高騰するなんてこともある。
火山
火山
マグマ(地下で溶けた岩石)や火山ガス、噴出物(溶岩、火山灰)が地表へ出る場所、山のこと。
火山の噴火
マグマ(地下で溶けた岩石)や火山ガス、噴出物(溶岩、火山灰)が噴出口から地表や大気中に放出される現象。
・火山ガス
主に水蒸気
・溶岩
マグマが冷めて固まったもの
・火山灰
火山噴火時にマグマが空気中に吹きあげられるとき、マグマや岩石から細かい粒子に砕けて飛び散ったもの。直径2mm以下の粒
・火山礫
2mm以上の粒
・火山弾
64mm以上
・軽石
火山噴火の時にできる、穴の開いた軽い岩。
火山の形状からわかる特徴
横に広がりやすい火山
| 弱い | おだやか | 黒っぽい | マウナロア |
|---|---|---|---|
| ↑ | ↑ | ↑ | |
| | | | | | | |
| 溶岩のねばり | 噴火のタイプ | 火山噴出物の色 | 富士山 浅間山 桜島 |
| | | | | | | |
| ↓ | ↓ | ↓ | |
| 強い | 激しい | 白っぽい | 昭和新山 平成新山 |
横に広がりにくい火山
鉱物
| 無色鉱物 | ---- | ---| | 有色鉱物 | ---- | ---- | ---- | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 鉱物の名前 | 長石 | 石英 | 黒雲母 | 角閃石 | 輝石 | 橄欖石 | 磁鉄鉱 |
| 形 | 柱状・短冊状 | 不規則 | 板状・六角形 | 長い柱状・針状 | 短い柱状・短冊状 | 短い柱状・粒状の多面体 | 八面体 |
| 色 | 無色、白、薄桃色 | 無色、白、半透明 | 黒、褐色 | 暗褐色、濃緑、黒 | 暗緑、緑、褐色 | 黄緑、褐色 | 不透明黒 |
| 割れ方や特徴 | 決まった方向 | 不規則 | 決まった方向に薄くはがれる | 柱状になりやすい | 柱状になりやすい | 不規則 | 磁石に反応 |
火成岩
マグマが冷えて固まった岩石。
火成岩のつくり
・火山岩
比較的大きい。噴き出したマグマが地表や地表付近で急速に冷えて固まった岩石。
急速に冷えるため、結晶の成長が抑えられ、微細な粒子やガラス質の鏡面を持つことが多い。
斑晶の周りを、とても小さな石英が取り囲む斑状組織。
硬くて耐久性が高く、火山活動跡や地形形成に関与。
流紋岩、安山岩、玄武岩
・深成岩
地下深部でゆっくり冷えて、大きな結晶をもつ。
花崗岩、閃緑岩、斑糲岩
火成岩の比較
| 色 | 白っぽい | ← | - | → | 黒っぽい |
|---|---|---|---|---|---|
| 火山岩 | 流紋岩 | 安山岩 | 玄武岩 | ||
| 深成岩 | 花崗岩 | 閃緑岩 | 斑糲岩 |
火山の種類
成層火山
・三原山
楯状火山
溶岩ドーム
火山の影響
火山にはその脅威に備えたハザードマップや噴火警報がある。
火山の噴火:火砕流、溶岩流、火山ガス、噴石、火山灰
火山の利用:地熱発電、温泉など
地震
地震は、地球の表面を構成するプレートという巨大な岩の板(約100Kmの厚さ)が動くことによって起こる。
地球はいくつかのプレートから出来ており、これらのプレートはゆっくりと常に動いている。
プレートとプレートの境界には海溝と海嶺がある。
震央が近いほど震度が大きくなる。
初期微動継続時間:震源からの距離に比例する。
内陸の地震
内陸には活断層と呼ばれる近くの亀裂があり、これらの断層がずれると地震が発生する。
地震は、プレートの境界や活断層で地殻内の歪や圧力が急に開放されるときに起こる。
このときに、地下にたまっていたエネルギーが一気に開放され、その振動が地面に伝わることで地震となる。
日本付近では海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込むと大陸プレートが引きずられてひずむ。このひずみに耐えられなくなった大陸プレートが跳ね上がると、大きな地震になる。
震源の深さが同じ地震では、マグニチュードの値が大きいほど、ゆれが観測される範囲は広くなっている。
マグニチュードの値が同じ地震では、震源の深さが深いほど最大深度は小さくなる。
海嶺
海嶺:海底にある大山脈
海嶺はプレートがお互いに離れていき新しい地殻ができる。
海溝
海溝:プレートが衝突して沈み込む場所に形成。海底に存在する深い溝状の地形。
海溝は重いプレートが他のプレートに沈み込む場所。
海溝やトラフで海洋プレートの沈み込みで大陸プレートに歪が出来て、その歪が限界に達すると、プレートの破壊や反発が起きて地震になる。
活断層
過去に地震が起きたことがあって、今後も地震を発生させる可能性のある断層。
震源
最初に岩石が破壊された地下の場所(地震が始まった地下の場所)
震源で発生した震動。震動はP波、S波として観測される。
震央
震源の真上の地表の位置
震央に近いほど震度が大きくなる。
地震の波
P波とS波は同時に発生して、全方位に伝わっていく。
地表の観測点を時刻ごとに曲線で結ぶと同心円になる。
P波とS波
P波はS波よりも速く伝わる。
P波
地震で最初に感じる小さな揺れを起こすの波
S波
初期微動の後の大きな揺れを起こす波
S波で起こる大きな揺れを主要動という。
初期微動と主要動
P波によって起こる。はじめの小さな揺れを初期微動という。
S波によって起こる。後から遅れてくる大きな揺れ。
初期微動継続時間
初期微動が始まってから主要動が始まるまでの時間
初期微動継続時が長いほど、震源までの距離は大きくなる。
震度とマグニチュード
震度:どれくらい揺れたか。
0 1 2 3 4 5弱 5強 6弱 6強 7
マグニチュード:どれくらいのエネルギーを持った地震か。自身の規模。
地震の影響例
建物の倒壊
津波
断層
土砂崩れ
大地の隆起・沈降
液状化現象
地下の砂や泥などの土壌が液体のように変わる現象。建築物や道路の基礎が安定しなくなり、水没や倒壊の危険が高まる。地盤がしっかりと固まってない砂地などで起きやすい。
その他
地層
風化
自然環境で温度変化や水の働きで岩石や鉱物がもろくなって崩れる現象。
浸食
風や水、氷などの自然の働きで、土壌や岩石が削り取られること。
流水の働き
流水はその流れで地面を削り運搬し、その土砂を堆積させる。
地層
れき、砂、泥などが積み重なってできている。
断面が縞模様にみえることがある。
地層や岩石が見えている崖などを露頭。地層の重なりを表した図を柱状図という。
堆積層
流水で運ばれた土砂が、海岸側から、れき、砂、泥の順に堆積していくことで層になり地層となる。
堆積岩
地層の堆積物が押し固められてできた岩石。
粒の大きさで種類を分けることができる。
れき岩、砂岩、泥岩、凝灰岩、石灰岩、チャート
堆積岩の粒の大きさ
れき岩
粒の直径2mm以上
砂岩
2mm~0.06mm
泥岩
0.06mm以下
堆積する場所
れき岩(浅い海底)ー 砂岩 ー 泥岩(深い海底)
堆積岩の特徴
堆積岩は流水で流されているうちに、角が削られていき、丸みのある形になる。
化石
示相化石
地層が堆積したときの環境を推定できる化石。
示準化石
地層が堆積した時代を推定できる化石。
地質年代
示準化石を基にして分けられた時代の区分
(古)古生代 → 中生代 → 新生代(新)
時代別の化石
古生代
フズリナ
サンヨウチュウ
中生代
アンモナイト
恐竜
新生代
ビカリア
ナウマンゾウ
空気中の水分・湿度・水蒸気
露点
空気中の水蒸気が凝結し始める温度
湿度
飽和水蒸気量に対するその空気に含まれる水蒸気の割合
飽和水蒸気量
気温が高くなるほど大きくなる。
例:空気中の水蒸気量を一定とすると、気温が上がると湿度は下がる。気温が上がると湿度は上がる。
コップの周りの水滴(実験)
コップのまわりの空気より冷たい水をいれると、周りを冷やし露点が低くなる。
これは飽和水蒸気量よりも多くの水蒸気を含んでいると空気に含み切れなくなった水蒸気が水滴になりコップの表面につくからである。
①金属製のコップに汲み置きの水を入れ、水温と室温が等しくなるまで水の温度を測定しながら放置する。
②等しくなったときの水温を初めの温度をとして記録する。
③金属製のコップに氷水を追加で入れてながらガラス棒でかき混ぜる。
※金属の容器は熱を伝えやすいので、水温と金属製容器の温度がほぼ等しくなりやすい
④コップの表面に水滴がつき始めたらそのときの水温温度を記録する。
| 1日目 | 2日目 | 3日目 | 4日目 | 5日目 | |
| 初めの温度(℃) | 18 | 16 | 19 | 13 | 20 |
| 水滴がつき始めた温度(℃) | 15 | 11 | 14 | 8 | 15 |
| 気温(℃) | 0 | 5 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 25 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 飽和水蒸気量(g/m 3) | 4.8 | 6.8 | 9.4 | 10.0 | 10.7 | 11.4 | 12.1 | 12.8 | 13.6 | 14.5 | 15.4 | 16.3 | 17.3 | 23.0 |
・初めの温度が同じとき、水滴がつき始めたときの温度が低い方が湿度は低い。
・水滴がつき始めたときの温度が同じとき、始めの温度が高い方が湿度は低い。
・湿度〔%〕=(空気中1m3中に含まれている水蒸気量〔g/m3〕/ その温度での飽和水蒸気量〔g/m3〕)×100
雲の発生(実験)
①丸底フラスコの中をぬるま湯で濡らし、線香の煙を少し入れ、図のように、丸底フラスコに大型注射器とデジタル温度計をつないだ装置をつくった。
②大型注射器のピストンを素早く引き、フラスコ内のようすと温度変化を調べたところ、フラスコ内は白くくもり、温度は少し下がった。
大型注射器のピストンを素早く引く
・空気の体積は大きくなる。
・丸底フラスコ内の気圧は低くなる。
→ 水滴が水蒸気に変化して雲ができる。
自然界での雲の発生
おもに上昇気流によって発生
例:空気のかたまりが山の斜面に沿って上昇するとき
標高が高くなると、まわりの空気の気圧が低くなるので、上昇した空気が膨張し、気温が下がる。
※雲が発生してない状態では、標高が100m高くなるごとに気温が1度下がる。
雲ができる標高の計算
標高が0mにある気温20℃、湿度73%の空気のかたまりが、上昇して雲ができたとする。
空気が上昇しても空気1m3あたりに含まれる水蒸気量は変化しないとする。
このとき雲ができ始めた標高は
20℃の飽和水蒸気量〔g/m3〕 × 湿度〔%〕= 水蒸気量〔g/m3〕
17.3 × 0.74 = 12.8
これは15℃のときの飽和水蒸気量なので
20〔℃〕 - x〔℃〕 = 15〔℃〕 になる。
よって、5℃下げるには100m上昇する必要がある。
| 気温(℃) | 0 | 5 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 25 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 飽和水蒸気量(g/m 3) | 4.8 | 6.8 | 9.4 | 10.0 | 10.7 | 11.4 | 12.1 | 12.8 | 13.6 | 14.5 | 15.4 | 16.3 | 17.3 | 23.0 |
季節
朝
東側からより早く朝になるとしている。
春分
3月下旬
昼と夜の長さがほぼ同じになる。
夏至
6月の下旬
秋分
9月下旬
昼と夜の長さがほぼ同じになる。
冬至
12月下旬
夏至と冬至
日の出から日の入りまで5時間くらい差がある。
昼と夜の時間
ー なぜ昼と夜の時間の長さがかわるのか ー
地球は、公転面に垂直な直線に対して、地軸を23.4°傾けて太陽の周りを公転しているため。
この傾きによって明るい時間の長さが変わったり、南中高度が変わったり、季節が変わったりする。
気象
気象の観測
圧力
一定の面積あたりの面を垂直に押す力の大きさ。単位にはPa、N/㎡、N/c㎡ を使う。
気圧(大気圧)
大気の重さによって生じる圧力。
標高と気圧
標高が高くなるにつれて上にある空気が少なくなるので、気圧は小さく(低く)なる。
1気圧
海上面での気圧。1気圧=1013hPa
気象要素
雲量、風向、風力、気圧、気温、湿度など
天気
快晴:雲量0~1
晴れ:雲量2~8
くもり:雲量9~10
※雲量:空全体を10としたときの空を覆う雲の割合
寒冷前線
寒冷前線が通過すると、気温が下がる。
積乱雲
寒気が暖気の下に潜り込み、押し上げることで発生する縦に長い雲。
短い時間で強い雨を降らせる。
雷
光の方が音よりも空気中を伝わる速度がはやいので、雷は打ち上げ花火と同じで光が見えてから音が遅れて聞こえる。
このずれを利用して『 雷が落ちた地点までの距離=音の速さ(約340m/s) × 光ってからの時間 』で、だいたいどのくらいの距離の場所で雷が発生しているのか予想ができる。
※光速度 = 299792458m/s
台風
熱帯低気圧の最大風速が17.2m/s以上
天気図
宇宙
地球
土星
環の見え方の変化の周期:15年
なぜ変化していえるのか:公転している土星の環が地球に対して傾いて見えるため。
光星の表面温度
表面温度:【低い】青、白、黄色、オレンジ、赤【高い】
オリオン座
オリオン座を構成する星
・ベテルギウス
・ベラトリクス
・リゲル
・サイフ
・その他
星の表面温度
ベテルギウス:一番低温
ベテルギウス
オリオン座を構成する星
赤い星
ベラトリクス
オリオン座を構成する星
物体の運動
おもり
材質が一様で太さの違う棒の中央を糸で吊るす。
材質が一様なので比重に変化はないため単純に大きい方が重たいので、大きい方が下へ傾いていく。
斜面・台車
前提条件
※摩擦や空気抵抗はないものとする。
※斜面と水平面は滑らかに繋がっている。
・このような斜面のある点からから静かにはなすと、台車は斜面を下り、水平面を真っすぐ進む。
・斜面上では台車の向き力が働き続ける。加速を続ける。
・水平面上では台車の運動の向きに力は働かないので一定速度になる。
・この台車の運動を1秒間に60打点する記録タイマーでテープに記録。
・記録したテープを6打点ごとに台紙に貼り付ける。
・abcdは斜面を下っている。
・eでは斜面から水平面へ移行
・fghは水平面を移動している。
水平面での台車の速さは?
道のり(速度)= 速さ × 時間
なので
速さ(速度)= 道のり(距離) ÷ 時間
になる
1秒間に60打点の記録タイマーなので
点が60個で1秒なので、テープが10枚1秒になる。
水平面を移動しているf~のテープは1枚7cm
10枚では70cmになる。
これに当てはめると
水平面での台車の速度 = 70cm(移動距離) ÷ 1秒(移動時間)
水平面での台車の速度は7cm/s(1秒に70cm進む)
斜面での台車の速さは?
・斜面を下る台車は徐々に加速していくのでグラフの傾きは徐々に大きくなっていく。
・水平面を行く台車の速度は変化しないので直線になる。
・速さが一定であれば、距離と時間は比例する。
光
反射
・鏡に映る物体の像は、鏡に対して線対称の位置に見える。
aを入射角、bを反射角という。
全反射:光が水中やガラスの中から空気中へ進むとき、入射角がある角度以上になるとすべての光が境界面で反射すること
利用例:光ファイバー
直進・屈折
空気や水、ガラスなど均一な物質の中を直進する。
光は空気から水へ進むとき、【入射角 > 屈折角】である。
凸レンズ
虚像:焦点の内側に物体を置いたときにみえる像
電気
直列回路
電流(A):各電熱線どこでも同じ電流(A)
電圧(V):各電熱線に流れる電圧(V)の合計
並列回路
電流(A):各電熱線に流れる電流(A)の合計
電圧(V):各電熱線どこでも同じ電圧(V)
交流
大きさと向きが周期的に変化する電流
磁界
磁界の中で電流を流すと、電流は力をうける。
磁界の中で電流が受ける力は電磁力と呼ばれる。
フレミング左手の法則で電流、磁界、力の向きが決まる。
この力の大きさは、電流の大きさ、磁界の強さ、電流が流れる導線の長さに比例し、電流と磁界がお互いに垂直な場合に最も大きくなる。
物質
金属と非金属
-- 金属 --
熱をよく通す。
磨くと光る。
電気をよく通す。
-- 非金属 --
上記以外
有機物と無機物
-- 有機物 --
炭素(C)を含み燃やすと二酸化炭素(CO2)を発生する。
-- 無機物 --
上記以外
密度
密度
物質 1cm^3 あたりの質量
密度(g/cm^3) = 物質の質量(g) / 物質の体積(cm^3)
水溶液
溶質(溶けてる物質)が溶媒(水)の間に均一に散らばっている。
溶解度
物質が一定の量(100g)の水に溶けている限度の質量。
飽和水溶液
物質が溶解度まで溶けている水溶液。
もうこれ以上溶けない。
再結晶
水に溶かした固体をもう一度固体にして取り出す。
溶解度の差を利用して取り出す。
計算
溶液の質量(g)=溶媒の質量(g)+溶質の質量(g)
質量%濃度=(溶質の質量(g)/溶媒の質量(g))×100
物質の状態変化
温度によって物質の体積(密度)が変化する。
質量は変化しない。
固体⇔液体⇔気体
融点
固体が溶けて液体に変化する温度。
沸点
液体が沸騰して気体に変化する温度。
純粋な物質と複数の物質が混ざった混合物
純粋な物質の融点や沸点は一定である。
混合物は一定の融点、沸点ではない。
ガスバーナーの使い方
①上下のねじが閉まっているか確認
②ガスの元栓を開く
③コックを開く
④マッチに火を点けて、下から近づける
⑤ガス調節ねじを開き点火
⑥空気調節ねじを開き橙色→青色の炎になるように調整する
※この時、ガス調節ねじは動かないように押さえておく
※橙色の炎は空気が不足している
蒸留
混合液を混ざっている物質それぞれの沸点の違いを利用し液体を沸騰させて、出てきた気体を冷やすことで再び液体に戻し、沸騰した液体とそうではない液体を分離し回収する方法。
気体の集め方
上方置換胞
水に溶けやすく、空気より軽い(密度が小さい)気体を集める。
※アンモニア
下方置換胞
水に溶けやすく、空気より重い(密度が大きい)気体を集める。
※二酸化炭素、塩素
水上置換胞
水より軽く水に溶けにくい気体を集める。
水素、酸素、二酸化炭素(水に少し溶けるができなくはない。)
試験紙/試験試薬
砂糖
水溶性
溶けやすい
有機物
加熱すると二酸化炭素が発生する
二酸化炭素
発生させる方法
石灰水+うすい塩酸
加熱:酸化銅+炭素
加熱:炭素+酸素
色
無色
におい
無臭
水溶性
やや溶ける
空気と比較した密度
大きい
特徴
酸性水溶液
石灰水が白く濁る。
水素
発生させる方法
亜鉛+薄い塩酸
色
無色
におい
無臭
水溶性
溶けにくい
空気と比較した密度
小さい
特徴
火を点けると音をたてて燃え、水ができる。
アンモニア
発生させる方法
塩化アンモニウム+水酸化カルシウムを加熱
色
無色
におい
刺激臭
水溶性
溶ける
空気と比較した密度
小さい
特徴
アルカリ性水溶液
人体に有毒
鉄(スチールウール)
水溶性
水に溶けにくい
加熱
燃える
二酸化炭素の発生無し(無機物)
酸素
発生させる方法
二酸化マンガン+うすい過酸化水素水(オキシドール)
色
無色
におい
無臭
水溶性
溶けにくい
空気と比較した密度
大きい
特徴
物を燃やす
塩化ナトリウム
水溶性
よく溶ける
加熱
燃えない
水
化学式:H2O
塩化ナトリウム(食塩)
NaとCl(塩素)の化合物
割合|Na(1):Cl(1)
塩化ナトリウムは分子をつくらない。イオン結合
マグネシウム
酸化銀
加熱時の化学反応式|2Ag → 4Ag + O2
原子
分子
単体
化合物
分子を作らない物質
単体
- 銅(Cu)
- 銀(Ag)
- 炭素(C)
- 硫黄(S)
化合物
- 酸化銀
- 塩化ナトリウム
純物質
1種類の物質から出来ているもの
混合物
元素表
| 元素番号 | 元素記号 | 元素名 | 原子量 (g/mol) |
|---|---|---|---|
| 1 | H | 水素 | 1.01 |
| 2 | He | ヘリウム | 4.00 |
| 3 | Li | リチウム | 6.94 |
| 4 | Be | ベリリウム | 9.01 |
| 5 | B | ホウ素 | 10.81 |
| 6 | C | 炭素 | 12.01 |
| 7 | N | 窒素 | 14.01 |
| 8 | O | 酸素 | 16.00 |
| 9 | F | フッ素 | 19.00 |
| 10 | Ne | ネオン | 20.18 |
| 11 | Na | ナトリウム | 22.99 |
| 12 | Mg | マグネシウム | 24.31 |
| 13 | Al | アルミニウム | 26.98 |
| 14 | Si | ケイ素 | 28.09 |
| 15 | P | リン | 30.97 |
| 16 | S | 硫黄 | 32.07 |
| 17 | Cl | 塩素 | 35.45 |
| 18 | Ar | アルゴン | 39.95 |
| 19 | K | カリウム | 39.10 |
| 20 | Ca | カルシウム | 40.08 |
| 26 | Fe | 鉄 | 50.845 |
| 30 | Zu | 亜鉛 | 65.38 |
| 47 | Ag | 銀 | 107.8682 |
| 物質名 | 化学式 | モル質量 (g/mol) | 外観 |
|---|---|---|---|
| 水 | H2O | ||
| 塩化水素 | HCl | 36.46 | 無色気体 |
| 塩化銅 | CuCl2 | ||
| 塩化ナトリウム | NaCl | 58.44 | 無色立方晶 |
| 酸化銀 | Ag2O | 231.735g·mol−1 | 白色粉末 |
| 酸化マグネシウム | MgO | 40.304 | 白色粉末 |
| 硫酸 | H2SO4 | 98.08 | 無色油状液体 |
化学反応式の表
化学反応式では→の左側と右側で原子の種類と数が同じになる。
| 化学反応式 | |
|---|---|
| 水素 + 酸素 → 水 | 2H₂ + O₂ → 2H₂O |
| 炭素 + 酸素 → 二酸化炭素 | C + O₂ → CO₂ |
| 酸化銀 → 銀 + 酸素 | 2Ag2O → 4Ag + O2 |
| 炭酸水素ナトリウム → 炭酸ナトリウム + 二酸化炭素 + 水 | 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O |
| Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ | |
| 2Na + Cl₂ → 2NaCl | |
| Fe + 2H₂O → Fe₂O₃ + 3H₂ | |
| NH₃ + HCl → NH₄Cl |
反応割合
反応によって変化する物質の割合は常に一定である。
ー 例 ー
| 銅(4) | : | 酸素(1) | → | 酸化銅(5) |
| マグネシウム(3) | : | 酸素(2) | → | 酸化マグネシウム(5) |
分解
1種類の物質が2種類以上の別の物質に分かれる化学変化。
1種類の物質から複数の物質に分かれること。
- 分解例 -
酸化銀(熱分解)
2Ag → 4Ag + O2
分解の種類
水の電気分解
水:H2O | 水素:H | 酸素:O
2H2O → 2H2 + O2
陽極(+):酸素(O2)
陰極(-):水素(H)
分解比率
2(水素):1(酸素)
酸化
酸素と結びつく化学変化。
C(炭素)+O2(酸素)→CO2(二酸化炭素)
Fe(鉄)+S(硫黄)→FeS(硫化鉄)
2Cu(銅)+O2(酸素)⇄2CuO(酸化銅)
2Mg(マグネシウム)+O2(酸素)→2MgO(酸化マグネシウム)
2H2(水素)+O2(酸素)→2H2O(水)
※燃焼:物質が激しく光と熱を出しながら酸化される反応。激しく進む酸化。
還元
酸化物から酸素を奪う化学変化。
酸化も同時進行。
銅+水→酸化銅+水素
※銅(Cu)→酸化銅+水
※酸化銅→銅
※水素→水
※水→水素
発熱反応と吸熱反応
反応には熱を発生する反応と吸収する反応がある。
質量保存の法則
化学変化
化学変化に関係する物質の質量の比は常に一定である。
塩化アンモニウムと水酸化バリウム
燃える物質
気体
アンモニア
燃やすと二酸化炭素を発生させる物質
炭素:C
炭酸水素ナトリウム熱分解
炭酸水素ナトリウムを試験管に入れて加熱。
発生した気体(二酸化炭素)を容器にあつめる
気体(二酸化炭素)の発生がとまったらガラス管を水から出して火を消す。
試験管の底には白色の固体(炭酸ナトリウム)が残っている。
炭酸水素ナトリウムを加熱するときは、試験管の口の方を少し下げて加熱しなければならない。
※発生した液体が過熱部分に流れて、試験管が急激に冷やされて割れるのを防ぐ目的がある。
火を消す前にガラス管を水から取り出しておく。
※水の逆流を防ぐ。
-Point-
・発生した気体は二酸化炭素
※石灰水が白く濁るなどで確認。
・試験管の口付近に集まった液体は水
※塩化コバルト紙で確認
・炭酸水素ナトリウム(2NaHCO3) → 炭酸ナトリウム(Na2CO3) + (二酸化炭素CO2) + 水(H2O
)炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムの比較表
| 項目 | 炭酸水素ナトリウム (重曹) | 炭酸ナトリウム (ソーダ) |
|---|---|---|
| 化学式 | NaHCO₃ | Na₂CO₃ |
| 特徴 | 白色の固体、軽い、食用可能 | 白色の粉末、強アルカリ性 |
| pH | 弱塩基性 | 強塩基性 |
| 水への溶け方 | 少し溶ける | よく溶ける |
| フェノールフタレイン | うすい赤色 | 濃い赤色 |
| 反応 | 酸と反応して二酸化炭素を発生 | 酸と反応して塩と水を生成 |
炭酸水素ナトリウム
炭酸水素ナトリウムを試験官Aに入れて加熱。
熱分解がおきる。
発生した気体を容器Bに集める。
気体の発生がとまったところで、ガラス管を水から出して消火。
試験管Aの底部には白色の固体の炭酸ナトリウムが生成される。
炭酸ナトリウムの性質:炭酸水素ナトリウムより水に溶けやすく、水に溶かした水溶液は強い塩基性(アルカリ性)を示す。
試験管Aの口付近に液体が溜まる。この液体は塩化コバルト紙で水であると確認することができる。
容器Bには発生した二酸化炭素が溜まる。
熱分解
1種類の物質が2種類以上の別の物質に分かれる化学変化で加熱によって起こる。
鉄と硫黄
実験1:加熱
鉄粉と硫黄の粉末をよく混ぜ合わせて混合物を作る。
2本の試験管に半分ずつ入れて名前を試験管A、試験管Bとする。
試験管Aは混合物の上部を加熱して、反応が始まったところで加熱をやめる。
試験管Bはそのまま。
結果
試験管Aは加熱をやめた後も、発熱反応により周囲に熱を出すため、そのまましばらく激しく反応が続き、鉄と硫黄が過不足なく反応し黒色の物質ができた。
Fe + S → FeS
試験管Bはそのまま。
実験2:磁石
加熱後の試験管Aと試験管Bに磁石を近づける。
試験管Aは反応なし。(反応できなかった鉄が残っていると引きつけることがある)
試験管Bは引きつけられた。
結果
試験管Aには鉄が無くなっている。金属ではない。
試験管Bには鉄がある。金属である。金属光沢あり。
実験3:
加熱後の試験管Aと試験管Bの中の物質を少量取り出して、うすい塩酸を加える。
どちらの物質からも気体が発生した。
結果
加熱後の試験管Aの物質の反応
硫化鉄+うすい塩酸により硫化水素が発生した。
硫化水素からは腐った卵のにおいがした。
試験管Bの物質の反応
鉄+うすい塩酸により水素が発生した。
無臭
-鉄と硫黄の反応比-
鉄(4):硫黄(1)
-Point-
鉄と硫黄が結びつくとき、周囲に熱を出す反応がおこるので、反応が始まれば加熱をやめても、この熱が次々と反応を引き起こし、反応が最後まで続き、全体が硫化鉄にかわる。
酸化銅と炭素
実験1:加熱
試験管Aに酸化銅と炭素の粉末を混ぜて入れ加熱する。
気体が発生。ビーカーの石灰水が白く濁った。発生した気体は二酸化炭素。
気体の発生がとまったところで、ガラス管を石灰水から抜いて火を消し、ピンチコックでゴム管を閉じた。
※これは試験管Aに空気(酸素)が吸い込まれて還元された酸化銅(産生された銅)が、再び酸化銅に戻ることを防ぐ目的がある。
結果
酸化銅と炭素を加熱することで酸化還元反応がおきて銅と二酸化炭素が産生された。
2CuO + C → 2Cu + CO2
銅の加熱
ステンレス皿に銅の粉末を薄く広げて、質量が変化しなくなるまで十分に加熱する。
銅の粉末の量を変えて同様の操作を行う。
| 銅粉末の質量 (g) | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 加熱後の質量 (g) | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1.0 | 1.25 |
銅の質量と結びつく酸素の質量比
銅0.4gのとき質量の増加は0.1gなので
0.4 : 0.1 = 4 : 1
赤色の銅(Cu)の粉末を加熱すると黒色の酸化銅(CuO)になる。
※10円玉がなっていく黒くなるイメージ
ろうそく
ロウソクの炎心にガラス管の先をいれると、もう一方から白い煙が出る。
これはロウソクの炎心は酸素と触れ合っていないのでほとんど燃焼できていない。
炎心では芯から蒸発したばかりのロウの気体があり、ロウソクの炎心にガラス管の先を入れると、ロウの気体が冷やされてできた液体や固体のロウが、もう一方の先から白い煙がとして出る。
ミョウバン
ミョウバンの種類
・焼きミョウバン(無水ミョウバン)
・生ミョウバン(結晶ミョウバン)
溶解液
一定の溶媒を用いて飽和溶解液を作るときは、溶解度が大きいものほど質量%濃度が大きくなる。
溶解液の質量=溶媒の質量+溶質の質量
酸化還元
銅に酸素が結びつくと酸化銅ができる。
銅(4):酸素(1)=酸化銅(5)
水に溶ける・水溶性
塩化ナトリウム:溶けやすい
砂糖:溶けやすい
でんぷん:
鉄(スチールウール);溶けにくい
ガラス