科学かがく技術ぎじゅつ と 人間にんげん — エネルギー利用りよう・化学かがく物質ぶっしつ・SDGs

この 章しょうで 学まなぶこと

私わたしたち の くらし は、 科学かがく技術ぎじゅつ に 支ささえられて います。 電気でんき・化学かがく物質ぶっしつ・新しん素材そざい — どれ も 暮くらし を 便利べんり に した 一方いっぽう で、 環境かんきょう問題もんだい や 安全あんぜん の 課題かだい を 生うんで も いる の は 前章ぜんしょう で 学まなんだ とおり です。 この 最終さいしゅう章しょう では、 科学かがく技術ぎじゅつ を どう 使つかって いく か を 考かんがえます。

• エネルギー の 種類しゅるい と、 さまざま な 発電はつでん方式ほうしき
• 再生さいせい可能かのう エネルギー と、 これから の 電気でんき の つくり方かた
• 化学かがく物質ぶっしつ と 私わたしたち の くらし、 プラスチック の 課題かだい
• 新あたらしい 素材そざい (繊維せんい・電池でんち・半導体はんどうたい) と、 これから 求もとめられる 技術ぎじゅつ
• SDGs と 持続じぞく可能かのう な 社会しゃかい を つくる ため の 自分じぶん の 行動こうどう

キーワード: エネルギー・化石かせき燃料ねんりょう・原子力げんしりょく・再生さいせい可能かのうエネルギー・プラスチック・新しん素材そざい・SDGs・持続じぞく可能かのう性せい

1. エネルギー の 種類しゅるい

エネルギー と は

エネルギー は 「物もの を 動うごかしたり、 温あたためたり、 光ひからせたり する 能力のうりょく」 です。 形かたち は さまざまで、 互たがい に 移うつり変かわり ます。

種類しゅるい	例れい
力学りきがく的てき エネルギー	動うごいて いる 物もの、 高たかい 位置いち に ある 物もの
熱ねつ エネルギー	お湯ゆ、 太陽光たいようこう
光ひかり エネルギー	電球でんきゅう の 光ひかり、 太陽光たいようこう
電気でんき エネルギー	コンセント の 電気でんき、 雷かみなり
化学かがく エネルギー	食たべ物もの、 ガソリン、 電池でんち
核かく エネルギー	原子げんし炉ろ、 太陽たいよう内部ないぶ
音おと エネルギー	スピーカー、 楽器がっき の 音おと

エネルギー の 移うつり 変かわり (例れい)

例れい	流ながれ
電球でんきゅう	電気でんき → 光ひかり + 熱ねつ
自動車じどうしゃ	化学かがく (ガソリン) → 熱ねつ → 力学りきがく
太陽光たいようこう発電はつでん	光ひかり → 電気でんき
風力ふうりょく発電はつでん	力学りきがく (風ふう) → 電気でんき
水力すいりょく発電はつでん	力学りきがく (水すい) → 電気でんき
火力かりょく発電はつでん	化学かがく (燃料ねんりょう) → 熱ねつ → 力学りきがく → 電気でんき
体からだ を 動うごかす	化学かがく (食たべ物もの) → 力学りきがく + 熱ねつ

エネルギー 保存ほぞん の 法則ほうそく

エネルギー は 形がた を 変かえる だけ で、 全体ぜんたい と して は 増ふえたり 減へったり しない — これ を エネルギー の 保存エネルギー の ほぞん と いいます。 中なか 1・中ちゅう 2 で 学まなんだ 「エネルギー の 移うつり変かわり」 の 復習ふくしゅう です。

ポイント: 「保存ほぞん される」 と は 言いって も、 私わたしたち が 使つかえる エネルギー は どん どん 減へって いき ます。 たとえば、 動うごいて いる 車くるま が ブレーキ で 止とまる と、 力学りきがく エネルギー は 熱ねつ に 変かわって 大気たいき に 散ちらばり、 もう 取とり 戻もどせ ません。 これ を 「エネルギー の 質しつ が 落おちる」 と 言いいます。

2. 発電はつでん の しくみ

主おも な 発電はつでん方法ほうほう の 比較ひかく

方式ほうしき	原料げんりょう	長所ちょうしょ	短所たんしょ
火力かりょく発電はつでん	石炭せきたん・石油せきゆ・天然てんねんガス	出力しゅつりょく を 調節ちょうせつ できる、 設置せっち場所ばしょ が 自由じゆう	CO₂ 排出はいしゅつ大だい、 燃料ねんりょう が 輸入ゆにゅう中心ちゅうしん、 価格かかく不安定ふあんてい
水力すいりょく発電はつでん	水みず (位置いち エネルギー)	CO₂ 出でさ ない、 燃料ねんりょう不要ふよう、 出力しゅつりょく調節ちょうせつ できる (揚水ようすい式しき)	ダム 建設けんせつ で 環境かんきょう破壊はかい、 適地てきち が 限かぎられる
原子力げんしりょく発電はつでん	ウラン	大量たいりょう の 電気でんき を 安定あんてい供給きょうきゅう、 CO₂ 出でさ ない	重大じゅうだい事故じこ の リスク、 放射ほうしゃ性せい廃棄はいき物ぶつ の 処理しょり
太陽光たいようこう発電はつでん	太陽光たいようこう	CO₂ 出でさ ない、 個人こじん でも 設置せっち可能かのう	夜よる・曇くもり は 発電はつでん し ない、 設置せっち面積めんせき が 大おおきい
風力ふうりょく発電はつでん	風かぜ	CO₂ 出でさ ない、 燃料ねんりょう不要ふよう	風かぜ が ない と 動うごか ない、 騒音そうおん、 鳥とり の 衝突しょうとつ
地熱ちねつ発電はつでん	地下ちか の 熱ねつ	安定あんてい供給きょうきゅう、 CO₂ ほぼ ゼロ	適地てきち が 火山かざん帯たい に 限かぎられる、 開発かいはつ費ひ高たかい
バイオマス 発電はつでん	木材もくざい・廃棄はいき物ぶつ	燃もやして も CO₂ 増加ぞうか ゼロ (カーボン ニュートラル)	燃料ねんりょう集あつめ が 大変たいへん、 出力しゅつりょく小ちいさい

火力かりょく発電はつでん の しくみ

段階だんかい	内容ないよう
①	燃料ねんりょう (石炭せきたん・石油せきゆ・LNG) を 燃もやす
②	出で た 熱ねつ で 水みず を 沸騰ふっとう させる
③	高圧こうあつ蒸気じょうき で タービン を 回まわす
④	タービン と つながった 発電はつでん機き が 電気でんき を つくる

水力すいりょく発電はつでん の しくみ

段階だんかい	内容ないよう
①	ダム に 水みず を ためる (位置いち エネルギー)
②	水みず を 高たかい ところ から 低ひくい ところ へ 落おとす
③	落おちる 水みず が 水車すいしゃ (タービン) を 回まわす
④	発電はつでん機き が 電気でんき を つくる

原子力げんしりょく発電はつでん の しくみ

段階だんかい	内容ないよう
①	ウラン 235 が 核分裂かくぶんれつ を 起おこす と 大おおきな 熱ねつ が 出でる
②	出で た 熱ねつ で 水みず を 沸騰ふっとう させる
③	蒸気じょうき で タービン を 回まわす
④	発電はつでん機き が 電気でんき を つくる

大事だいじ: 火力かりょく も 原子力げんしりょく も、 「熱ねつ で 水みず を 沸わかして 蒸気じょうき で タービン を 回まわす」 と いう 流ながれ は 同おなじ です。 ちがい は 「熱源ねつげん が 何なに か」 だけ。

日本にっぽん の 電源でんげん構成こうせい (おおよそ)

種類しゅるい	割合わりあい (2020 年代ねんだい前半ぜんはん)
火力かりょく (LNG・石炭せきたん・石油せきゆ)	約やく 75 %
再生さいせい可能かのう エネルギー (水力すいりょく含ふくむ)	約やく 22 %
原子力げんしりょく	約やく 6 %

時代じだい の 変化へんか: 2011 年ねん の 東日本ひがしにっぽん大震災だいしんさい と 福島ふくしま第だい一いち原発げんぱつ事故じこ を きっかけ に、 原子力げんしりょく発電はつでん の あり方かた と 再生さいせい可能かのう エネルギー へ の 転換てんかん が 大おおきく 議論ぎろん されて います。

3. 再生さいせい可能かのう エネルギー

再生さいせい可能かのう エネルギー と は

再生可能エネルギーさいせいかのうエネルギー と は、 太陽たいよう や 風かぜ、 地熱ちねつ、 水みず、 バイオマス の よう に 使つかって も なくならない (短期たんき で 再生さいせい する) エネルギー の こと です。

種類しゅるい	特とく徴ちょう
太陽光たいようこう	屋根やね に パネル、 個人こじん の 家いえ で も 導入どうにゅう可か
風力ふうりょく	海上かいじょう が 有望ゆうぼう (洋上ようじょう風力ふうりょく)、 山岳さんがく部ぶ
水力すいりょく	大だい規模きぼ ダム の ほか、 小しょう水力すいりょく (用水路ようすいろ を 利用りよう)
地熱ちねつ	火山かざん国こく ・ 日本にっぽん は 潜在せんざい量りょう大だい (世界せかい 3 位くらい)
バイオマス	木材もくざい廃材はいざい、 家畜かちく ふん、 食品しょくひん残のこさ
海洋かいよう (波は・潮汐ちょうせき)	開発かいはつ中ちゅう

化石かせき燃料ねんりょう と の ちがい

比較ひかく項目こうもく	化石かせき燃料ねんりょう	再生さいせい可能かのう エネルギー
なくなる か	数すう百ひゃく年ねん で 枯渇こかつ	(太陽たいよう が ある かぎり) なくならない
CO₂	大量たいりょう に 出だす	ほぼ 出でさ ない
安定あんてい性せい	安定あんてい (24 時間じかん発電はつでん可能かのう)	天候てんこう・季節きせつ に 左右さゆう される
価格かかく	国際こくさい情勢じょうせい で 変動へんどう	太陽光たいようこう は 大幅おおはば に 安やすく なって きた

スマート グリッド と 蓄電池ちくでんち

再生さいせい可能かのう エネルギー の 弱点じゃくてん は 「天気てんき で 発電はつでん量りょう が 変かわる」 こと。 これ を 補おぎなう 技術ぎじゅつ が 開発かいはつ されて います。

技術ぎじゅつ	内容ないよう
スマートグリッド	IT で 電気でんき の 需要じゅよう と 供給きょうきゅう を 細こまかく 調整ちょうせい
大型おおがた蓄電池ちくでんち	余あまった 電気でんき を ためて おき、 不足ふそく時じ に 使つかう
水素すいそ エネルギー	余よ剩電気でんき で 水みず を 分解ぶんかい し て 水素すいそ を つくり、 燃料ねんりょう電池でんち で 使つかう
揚水ようすい発電はつでん	余あまった 電気でんき で 上うえ の ダム に 水みず を くみあげる
EV (電気でんき自動車じどうしゃ) の 蓄電池ちくでんち利用りよう	走はしらない 時間じかん に 家いえ の 電池でんち と して 使つかう

4. 化学かがく物質ぶっしつ と 私わたしたち の くらし

身み の まわり の 化学かがく物質ぶっしつ

私わたしたち の 暮くらし は、 たくさん の 化学かがく物質ぶっしつ で 成なり立たって います。

場所ばしょ	化学かがく物質ぶっしつ の 例れい
台所だいどころ	食塩しょくえん、 砂糖さとう、 酢す、 重曹じゅうそう、 洗剤せんざい
洗面せんめん所しょ	石せっけん、 シャンプー、 漂白ひょうはく剤ざい、 歯はみがき
薬くすり箱ばこ	解熱剤げねつざい、 消毒しょうどく剤ざい、 ばんそうこう
文具ぶんぐ	プラスチック、 ノリ、 インク
家電かでん	リチウム イオン 電池でんち、 半導体はんどうたい
衣服いふく	綿めん、 ポリエステル、 ナイロン、 染料せんりょう

プラスチック の 種類しゅるい

プラスチック は 軽かるくて 加工かこう しやすく、 私わたしたち の 暮くらし を 便利べんり に しました。 主おも な 種類しゅるい を 整理せいり します。

略号りゃくごう	名前なまえ	用途ようと
PET	ポリエチレン テレフタラート	ペットボトル、 衣服いふく
PE	ポリエチレン	レジ袋ぶくろ、 ラップ
PP	ポリプロピレン	食品しょくひん容器ようき、 自動車じどうしゃ部品ぶひん
PS	ポリスチレン	発泡はっぽう スチロール、 CD ケース
PVC	ポリ塩化えんかビニル	パイプ、 ホース

プラスチック の 課題かだい

課題かだい	内容ないよう
燃もやす と CO₂	化石かせき燃料ねんりょう由来ゆらい な ので 温暖おんだん化か を 加速かそく
自然しぜん で 分解ぶんかい し ない	海うみ で マイクロ プラスチック に なり、 魚さかな・人にん の 体からだ に 入はいる
ゴミ 問題もんだい	埋立うめたて地ち が 不足ふそく

解決かいけつ へ の 取とり組くみ

取とり組くみ	内容ないよう
**[[生分解性プラスチック	なまぶんかいせいプラスチック]]**
バイオ プラスチック	植物しょくぶつ由来ゆらい で カーボン ニュートラル
ペットボトル の リサイクル	服ふく や 新あたらしい ボトル に
マイバッグ・マイボトル	使つかい捨すて を 減へらす

5. 新あたらしい 素材そざい と 技術ぎじゅつ

進化しんか する 素材そざい

素材そざい	特とく徴ちょう	用途ようと
炭素たんそ繊維せんい	軽かるくて 強つよい (鉄てつ の 1/4 の 重おも さ で 同等どうとう の 強つよさ)	飛行機ひこうき、 ロケット、 釣つり竿ざお
形状けいじょう記憶きおく合金ごうきん	変形へんけい して も 温度おんど で 元もと に もどる	メガネ フレーム、 医療いりょう
光ひかり ファイバー	ガラス で 光ひかり を 伝つたえる	高速こうそく通信つうしん、 内うち視し鏡きょう
高こう吸水きゅうすい性せい ポリマー	自分じぶん の 重おも さ の 100 〜 1000 倍ばい の 水みず を 吸すう	紙かみ おむつ、 保水ほすい剤ざい
半導体はんどうたい	電気でんき を 一定いってい方向ほうこう に だけ 通とおす	コンピューター、 スマホ、 LED
超ちょう伝導でんどう物質ぶっしつ	低温ていおん で 電気でんき抵抗ていこう ゼロ	リニア 中央ちゅうおう新幹線しんかんせん、 MRI
**[[燃料電池	ねんりょうでんち]]**	水素すいそ と 酸素さんそ から 電気でんき を つくる
LED	寿命じゅみょう が 長ながく 省しょう エネ	照明しょうめい、 信号しんごう機き
ペロブスカイト 太陽たいよう電池でんち	軽かるくて 薄うすく 曲まがる	窓まど や 衣服いふく に 貼はれる

IT・AI と 暮くらし

分野ぶんや	例れい
通信つうしん	スマホ、 インターネット、 5G
自動じどう運転うんてん	車くるま が 自分じぶん で 判断はんだん して 走はしる
AI	翻訳ほんやく、 画像がぞう認識にんしき、 音声おんせい アシスタント
医療いりょう	画像がぞう診断しんだん、 ロボット 手術しゅじゅつ、 創そう薬やく
農業のうぎょう	ドローン で 農薬のうやく散布さんぷ、 センサー で 収穫しゅうかく時期じき判定はんてい
防災ぼうさい	地震じしん早期そうき警報けいほう、 河川かせん水位すいい監視かんし

大事だいじ: 科学かがく技術ぎじゅつ は 「使つかう 人ひと が どう 使つかう か」 で 良りょう く も 悪わるく も なります。 AI で 偽にせ情報じょうほう が 広ひろ が ったり、 SNS で 人ひと を きずつけ たり する 危き険けん も あります。 「使つかい こなす 力ちから」 と 「立たち止どまって 考かんがえる 力ちから」 が 同時どうじ に 必要ひつよう です。

6. 持続じぞく可能かのう な 社会しゃかい — SDGs と 自分じぶん の 行動こうどう

SDGs (再掲さいけい)

SDGs は 2015 年ねん に 国連こくれん が 採択さいたく した 17 の 目標もくひょう。 2030 年ねん が 目標もくひょう年ねん で、 残のこり 時間じかん は 5 年ねん を 切きって います。

中学生ちゅうがくせい の 行動こうどう が 未来みらい を つくる

場面ばめん	自分じぶん ができる 行動こうどう
電気でんき	使つかわない 部屋へや の 電気でんき を 消けす、 LED に 換かえる
水みず	出でしっ ぱなし に しない、 節水せっすい シャワー
食しょく	食たべ残のこし ゼロ、 旬しゅん の もの、 地元じもと産さん
物もの	必要ひつよう な もの だけ 買かう、 修理しゅうり して 使つかう
移動いどう	歩あるく・自転車じてんしゃ・公共こうきょう交通こうつう
ゴミ	分別ふんべつ、 マイバッグ、 過剰かじょう包装ほうそう を 断ことわる
学まなび	環境かんきょう・社会しゃかい ニュース を 読よむ、 友とも と 話はなす
投票とうひょう (将来しょうらい)	環境かんきょう政策せいさく を 大事だいじ に する 政党せいとう・人にん を 選えらぶ
仕事しごと (将来しょうらい)	環境かんきょう や 社会しゃかい課題かだい を 仕事しごと に つなげる

「自分じぶん ご と」 と して 考かんがえる

考かんがえて みよう: 「自分じぶん 1 人ひと が 何なに を しても 変かわら ない」 と 思おもって しまい がち です。 でも、 「自分じぶん ご と」 と して 考かんがえ 続つづける 人ひと が 増ふえれば、 必かならず 社会しゃかい は 変かわり ます。 周まわり に 流ながされず、 「なぜ そう する の か」 を 考かんがえ 続つづける こと が 科学かがく を 学まなぶ 意味いみ です。

大切たいせつ な 視点してん:

• 完璧かんぺき を 目指めざさ ない (続つづける こと が 大事だいじ)
• 1 人ひと で 抱かかえ 込こまない (家族かぞく や 友とも と 共有きょうゆう)
• 楽たのしみ ながら やる (我慢がまん だけ で は 続つづか ない)
• 知識ちしき を アップデート する (科学かがく は 進化しんか する)

7. 中学ちゅうがく理科りか全体ぜんたい の ふりかえり

中学ちゅうがく 3 年間ねんかん で 学まなんだ 理科りか を、 大おおきな 流ながれ で 振ふり返かえって みましょう。

学年がくねん	大おおきな テーマ
中なか 1	身近みぢか な 物質ぶっしつ、 植物しょくぶつ と 動物どうぶつ の つくり、 大地だいち の 変化へんか
中なか 2	化学かがく変化へんか、 動物どうぶつ の 体からだ の はたらき、 電気でんき・天気てんき
中なか 3	力ちから と 運動うんどう、 化学かがく と イオン、 生命せいめい の 連続れんぞく性せい、 地球ちきゅう と 宇宙うちゅう、 自然しぜん と 人間にんげん、 科学かがく技術ぎじゅつ

大事だいじ: 中学ちゅうがく理科りか で 学まなんだ こと は すべて、 高校こうこう理科りか (物理ぶつり・化学かがく・生物せいぶつ・地学ちがく) で さらに 深ふかく 学まなび ます。 「中学ちゅうがく理科りか で 不思議ふしぎ に 思おもった こと」 が、 高校こうこう理科りか で 「なるほど !」 に 変かわって いきます。

8. 安全あんぜん と 倫理りんり — 自分じぶん ごと 化か

化学かがく物質ぶっしつ と 安全あんぜん

場面ばめん	注意ちゅうい
家いえ の 洗剤せんざい	「混まぜる な 危き険けん」 (酸性さんせい と アルカリ性あるかりせい を 混まぜる と 有毒ゆうどく ガス)
薬くすり	用法ようほう・用量ようりょう を 守まもる、 他人たにん の 薬くすり を 飲のまない
防災ぼうさい用品ようひん	消火しょうか器き の 場所ばしょ、 使つかい方かた を 確たしかめる
電化でんか製品せいひん	コンセント の 異常いじょう (こげ た 匂におい、 発熱はつねつ) は すぐ 抜ぬく
太陽光たいようこう	直接ちょくせつ見みない、 反射はんしゃ板ばん の 反射はんしゃ光こう も 注意ちゅうい

科学かがく者しゃ の 倫理りんり

科学かがく技術ぎじゅつ は、 使つかい方かた次第しだい で 戦争せんそう の 道具どうぐ に も、 平和へいわ の 道具どうぐ に も なります。 だから 科学かがく を 学まなぶ 人ひと に は 倫理りんり が 求もとめられ ます。

大事だいじ な こと	内容ないよう
真実しんじつ を 大切たいせつ に する	データ を 改かいざん し ない、 結果けっか を ねじ曲まげ ない
弱よわい 立場たちば の 人ひと を 守まもる	実験じっけん や 研究けんきゅう で 人ひと を 傷きずつけ ない
未来みらい の 世代せだい を 考かんがえる	自分じぶん たち が 使つかい 切きらない、 環境かんきょう を 残のこす
公開こうかい と 説明せつめい	科学かがく を 一部いちぶ の 人ひと だけ の もの に しない

SDGs を 自分じぶん の 言葉ことば で

問とい: あなた が 大人おとな に なる 2030 年ねん、 世界せかい は どうなって いて ほしい です か。 そ の ため に 今日きょう の あなた が できる こと は 何なに です か。

この 答こたえ を 1 つ で も 持もって いる こと が、 中学ちゅうがく理科りか を 卒業そつぎょう する 時とき の 「合格ごうかく ライン」 で す。 教科書きょうかしょ の テスト で は 測はかれ ない、 一番いちばん大切たいせつ な こと です。

9. ふりかえり

• エネルギー の 種類しゅるい を 5 つ 以上いじょう言いえる
• エネルギー 保存ほぞん の 法則ほうそく を 説明せつめい できる
• [ ]火力かりょく・水力すいりょく・原子力げんしりょく・再生さいせい可能かのう の 各かく発電はつでん方式ほうしき の 特とく徴ちょう を 言いえる
• [ ]再生さいせい可能かのう エネルギー の 種類しゅるい を 5 つ 以上いじょう あげられる
• スマート グリッド・蓄電池ちくでんち の 役やくわり を 説明せつめい できる
• プラスチック の 種類しゅるい (PET, PE, PP 等とう) と 用途ようと を 言いえる
• マイクロ プラスチック の 問題もんだい を 説明せつめい できる
• [ ]新あたらしい 素材そざい (炭素たんそ繊維せんい・燃料ねんりょう電池でんち等とう) の 用途ようと を 1 つ 以上いじょう あげられる
• SDGs と は 何なにか、 番号ばんごう を 1 つ 以上いじょう言いえる
• [ ]自分じぶん が できる 環境かんきょう行動こうどう を 3 つ 以上いじょう あげられる
• [ ]中学ちゅうがく理科りか を 学まなんだ 意味いみ を 自分じぶん の 言葉ことば で 言いえる

おわり に: 中学ちゅうがく理科りか を 修了しゅうりょう した あなた は、 もう 「自分じぶん で 考かんがえる 科学かがく の 力ちから」 を もって います。 高校こうこう理科りか、 そして 大人おとな に なって から も、 「なぜ ?」 と 立たち止どまる 心こころ を 大切たいせつ に してください。 科学かがく は、 私わたしたち の 未来みらい を つくる 力ちから に なります。