物理、化學關鍵字典

～幫助職場人高效通透的120條公式、科學定律與法則～

【本書特色】
◎專書彙整120個廣泛應用於各領域的理化公式和定律，讓有需求的讀者學習更有效率。
◎每一節以五顆星星來表示「文化知識」、「實用」、「考試」，重點觀念一目瞭然。
◎獨立專欄列舉實例，快速掌握物理與化學在日常生活的實際應用。

對於現代社會而言，物理和化學知識已是各個領域不可或缺之物。
近來，文科與理科不再涇渭分明，無論是工程師還是其他產業，皆會要求須具備高中理化程度的素養。

話雖如此，真要再次尋回學生時代的記憶，又會發現參考書的講解太過細微瑣碎，學習起來相當耗心費時。
對此，本書能幫助已經忘記教科書內容、但渴望有效率複習的讀者，提供最有效率的學習途徑。
書中彙整最重要的公式、科學定律與法則，以跨頁形式歸納基本內容，並透過生活實例示範該理論的應用範疇。

本書架構根據應用類型，分為以下7個大類別：
●力學和熱力學▸▸物理學最基本的架構
●波動▸▸聲音和光線都屬於波動
●電磁學▸▸由沒學過數學的法拉第架構基礎
●量子力學▸▸探索看不見的世界
●理論化學▸▸理論化學是進入化學領域的第一扇窗口
●無機化學▸▸掌握與生物無關的物質
●有機化學▸▸以碳為核心構成的物質

從國高中學習的「牛頓力學」與「化合物」，
到大學或專業科目深究的「量子力學」、「光的雙重性」與「理論化學」，
乃至於近年來蔚為話題的黑洞。
本書涵蓋物理與化學絕大部分的應用領域，並以大百科的檢索條目般一一羅列，有助於初學者掌握整體的面貌。

作者簡介 沢 信行
出生於日本長野縣。東京大學教養學系基礎科學科畢業。
任教於長野縣的國高中，負責以物理為主的理科科目教授。

譯者簡介 蔡婷朱
東海大學日文系畢業。譯作範疇多元，代表譯作有《小老百姓的戰場行動守則》、《蘇聯超級軍武 戰略武器篇》、《生活科學大哉問》等書。

我們居住的社會，其實都是物理與化學建構組成的！

應該不少人都曾有過「為什麼一定要讀書考試？」的念頭，在日本，大多數的人都是透過考試升學。
考試要讀各式各樣的科目，當中不乏艱澀難懂的科目。物理與化學更是許多人會覺得特別「困難」、「搞不懂」的科目吧。回想一下就學的考試生活，應該不少人都有「其實內容也沒有完全搞懂，但就這樣結束了」的感覺。
考試，是要測試考生對於思考學習的能力程度。理化考題可說是確認程度的最佳教材。
然而，必須考物理及化學（或者應該說是在高中學的理化）最關鍵的理由，也是因為理化能帶來許多直接的幫助。我們所生活的周遭環境其實是靠物理及化學智慧建構出來的。如果理化沒有發展，應該就無法造就出今日的便利生活。無論是我們有注意到，還是沒注意到的地方，都可見理化帶來的幫助。
對於工作必須直接運用理化知識的讀者而言，理化的幫助更是毋庸置疑，甚至會深刻體認到這些知識的必要性。
話雖如此，應該很難有社會人士能空出時間，從頭到尾仔細複習課本的吧。從現實面來說，我們基本上無法在忙碌的日子裡找時間做這些事。
對此，本書將整理出理化要點加以解說。針對工作上會用到的部分更會仔細說明。只要運用本書，將會比複習課本更有效率地回想起在學校學過的理化內容。另外，書中也會針對較艱澀的內容詳細解說，所以讀者們能夠過重新學習，深入掌握當年就學時一知半解的部分。
與其對理化一知半解，不如確實掌握其中的知識，因為這些知識絕對能運用在工作上。書中也會具體提到哪些地方能看見理化的影子及其可用性。
本書對於不需要直接運用理化知識的讀者也很有幫助。因為讀了本書後，各位就會發現，原來在很多情況下我們都深受物理所帶來的恩惠，甚至加以活用。
這裡舉個例子好了，當今電腦技術的發展相當輝煌，有時只需要透過智慧型手機，就能完成許多事情。不過，這在10年前可是想都沒想過的情境。
如果我們除了懂得該怎麼使用手機外，更進一步了解這些功能是以怎樣的機制運作，說不定就能對使用上帶來幫助，更厲害的話，或許還能開發出龐大商機，因為這些商機都是以理化知識為基礎。要具備正確知識，才能孕育出嶄新的發現。
另外，這本書也特別針對考試會聚焦的重點加以整理說明，希望準備大學考試的讀者也能加以翻閱。
本書是以能讓許多人拿起閱讀為前提編輯而成。也期待讀者們能透過本書，理解理化的整體內容。

◎前言
◎本書特徵與使用方式

Chapter 01　物理篇：力學、熱力學
●物理的基本範疇
01　等速度直線運動
以圖表來表示物體運動會更方便
等速度直線運動的x-t圖與v-t圖的相關性
02　等加速度直線運動
等加速度直線運動的實例
等加速度直線運動的x-t圖與v-t圖
工地現場物品掉落時的危險性
03　拋物線運動
生活隨時可見的拋物線運動
垂直運動
水平運動
04　靜力平衡
運用靜力平衡，就能輕鬆提起重物
起重機的原理
05　水壓與浮力
壓力變2倍，水深為？
潛水調查船「深海6500」
06　剛體平衡
物體必須靠力矩平衡才不會傾倒
巨大建築物的設計
07　運動方程式
物體質量愈大，速度愈不容易起變化
如何在外太空正確測量體重？
08　空氣阻力與終端速度
為什麼雨水顆粒愈大，雨勢愈猛烈？
09　功與力學能
工具能讓作業變輕鬆，但作功量並不會改變
10　力學能守恆定律
高度與墜落速度的關係
位能可以產生大量的電
11　動量與衝量
拉長受力時間就能減緩衝擊
利用緩衝材拉長「受力時間」
12　動量守恆定律
利用動量守恆定律來減緩衝擊
為什麼大砲射出後能飛很遠？
13　二物體碰撞
可從「動量守恆定律」和「恢復係數」導出碰撞後的速度
14　圓周運動
週期與轉速為倒數關係
15　慣性力（離心力）
只要能測得慣性力，就能掌握加速度
16　簡諧運動
彈簧強度取決於週期
17　單擺
光靠長度就能調節單擺週期
為什麼高樓大廈會因為風吹或地震而搖晃？
18　克卜勒三大定律
利用克卜勒第三定律，計算下次觀測目標星體的時間
19　滿足萬有引力的運動
求出人造衛星和太空探測器所需的速度
20　溫度與熱
人們是如何發現熱的真面目？
21　熱的傳遞
夾入導熱差的物品就能提高隔熱效果
22　熱膨脹
利用熱膨脹製作開關
雙金屬片開關的原理
23　波以耳－查理定律
我們能夠預測氣壓下降所帶來的體積變化
為什麼搭飛機時耳朵會痛？
24　氣體動力論
求出氣體的整體能量
25　熱力學第一定律
在絕熱狀態下，膨脹會使溫度下降，壓縮則會使溫度上升
引擎內發生了什麼事？
26　熱機與熱效率
活用廢熱，提升整體熱效率
Column‧感覺恐怖都是因為離心力？

Chapter 02　物理篇：波動
●聲音和光線都屬於波動
01　波的呈現方式
用圖形呈現波的時候，要特別留意橫軸！
02　縱波與橫波
為什麼地震會出現兩種搖法？
想像地球內部的模樣
03　波的疊加
不會發生震波的設計
04　波的反射、折射、繞射
為什麼冬天夜晚能聽到遠方的聲音？
05　波的干涉
利用波的干涉消除噪音
降噪原理
06　聲波
聽不見的聲音也能帶來幫助
頻率太低的聲音也會聽不見
07　弦與空氣柱的振動
為什麼身形龐大的人聲音較低？
08　都卜勒效應
用都卜勒效應觀測氣象
都卜勒效應如何活用在氣象觀測？
09　光
人類能看見的光只是極少部分
我們眼睛所見的全是過去式
很多越位違規都是誤判？
10　透鏡成像
實像形成機制
虛像形成機制
把2種不同性質的透鏡加以組合
人類為什麼能看見物體？
11　光的干涉
太陽能板的抗反射鍍膜
炸藥和打雷都與震波有關
Column‧為什麼吸了氦氣聲音會變尖銳？

Chapter 03　物理篇：電磁學
●沒學過數學的法拉第
01　靜電
會用到靜電的電子儀器
雷射印表機也有用到靜電
02　電場與電位
從電場能掌握到靜電力的位能
03　電場中的導體與絕緣體
以金屬屏蔽，就不會產生靜電感應
為什麼隧道裡會聽不清楚廣播？
04　電容器
在電容器中扮演重要角色的介電質
05　直流電路
就算沒有電池也能產生電流
太空探測器搭載的核電池
06　電能
將「kWh」變換成「J」
直接插電與使用電池，哪個比較划算？
07　克希何夫電路定律
探討複雜電路時可少不了克希何夫電路定律
08　非線性電阻
考量電阻變化，求出實際電流值
09　電流產生的磁場
掌握地球內部結構的方法
10　電流在磁場中所受的力
利用磁場對電流的受力作為強勁推力
11　電磁感應
帶來許多幫助的渦電流
電車的煞車系統
12　自感應和互感應
迴路搭載線圈，避免電流出現急遽變化
13　交流電的產生
發電廠需仰賴電磁感應
安哥拉圓盤
14　交流電路
為什麼日本東邊和西邊的頻率不同？
15　變壓器和交流輸電
轉換成高壓電，降低輸電損耗
16　電磁波
少不了電磁波的現代生活
電波運用在國際廣播電台
Column‧頻率轉換

Chapter 04　物理篇：量子力學
●探索看不見的世界
01　陰極射線
人們是怎麼求出基本電荷的？
基本電荷的發現
02　光電效應
為什麼星星再暗，我們還是找得到？
日曬程度取決於紫外線量
03　康普頓效應
利用動量守恆定律和能量守恆定律求出散射X光的波長
04　粒子的波動性
電子波長非常短
05　原子模型
物體99%以上的區域處於真空狀態
06　原子核衰變
應用在工業、醫療與農業中的輻射線
提升材料性能
非破壞檢測與耐久性檢測
07　原子核的分裂與融合
核融合是夢幻能源
太陽內部其實持續進行核融合
Column‧厚度量測

Chapter 05　化學篇：理論化學
●學習化學要從理論化學開始
●思考化學計算上所謂的基礎
01　混合物的分離
理解混合物特性差異，選擇合適的分離法
石化工業區內的作業
02　元素
明明是由同個元素構成，特性卻不同
為什麼煙火能有各種顏色？
03　原子的結構
原子可以分割
透過電子顯微鏡觀察
04　放射性同位素
只有少部分的同位素會釋出放射線
作為定年法應用
05　電子組態
電子掉入時的規則
半導體原料
06　離子
離子的電子組態和惰性氣體一樣
離子空氣清淨機的構造
07　元素週期律
為什麼不常看見單質的鹼金屬？
氦則是常見於醫療應用
08　離子晶體
離子晶體的特性
發泡入浴劑的原理
09　分子
分子的表示方式
氣體是由分子構成的常見代表物
10　分子晶體
讓分子結合在一起的力量
萘也是分子晶體
11　共價晶體
稀少罕見的共價晶體
矽晶體是半導體產業的核心
12　金屬晶體
構成金屬特性的自由電子
為什麼電線的材料是銅？
13　物量(1)
如何求出物質中含有的原子數量？
14　物量(2)
為數龐大的氣體分子會形成氣壓
無塵室究竟有多乾淨？
15　化學反應式與定量關係
如何運用化學反應式
汽油燃燒時排出的二氧化碳量
16　酸與鹼
pH值的定義
pH值也會應用在品管上
17　中和反應
透過中和滴定得知酸或鹼的正確濃度
運用在廁所芳香劑
18　狀態變化與熱
化學世界會使用的絕對溫度
如何區分cal和J？
19　氣液平衡與蒸氣壓
一旦沒了液體，就有可能達不到蒸氣壓
壓力鍋的結構
20　理想氣體狀態方程式
若固定其中一項，改變其他兩個項目時
為什麼搭電梯快速爬升到高樓層時耳朵會痛？
21　道耳頓分壓定律
求出空氣的平均分子量
22　溶解平衡與溶解度
當物質彼此的特性愈像，溶解度就會變大
23　濃度換算
單位換算的訣竅，是以1L來思考溶液
大氣中二氧化碳濃度的表示單位
24　沸點上升與凝固點下降
還能用類似公式，求得沸點上升值與凝固點下降值
25　滲透壓
計算滲透壓的公式跟理想氣體狀態方程式相似
海水淡化的方法
26　膠體溶液
膠體溶液特有的性質
腎臟透析原理
27　熱化學反應式
熱化學反應式的寫法
28　氧化還原反應
以氧和氫來理解氧化還原反應
暖暖包變熱的原理
29　金屬的氧化還原反應
從金屬活性順序，探究出可實現的反應與無法實現的反應
「波浪板」和「馬口鐵」的電鍍法
30　電池
從初期開發的電池學習電池構造
燃料電池的發電原理
31　電解
陰極會產生的反應
陽極會產生的反應
32　反應速率
反應速率會隨三要素改變
33　化學平衡
平衡狀態會朝著讓變化趨緩的方向移動
34　解離平衡
掌握解離常數與解離度的關係
緩衝溶液的原理
Column‧去除油性墨水的最佳方法
Column‧預防道路結冰

Chapter 06　化學篇：無機化學
●與生物無關的物質
●掌握無機化合物的重點
01　非金屬元素(1)
依照分類理解氣體如何產生
如何產生弱鹼類氣體？
如何產生揮發酸類型的氣體？
產生揮發酸
地球的大氣結構
02　非金屬元素(2)
透過是否易溶於水來掌握氣體性質
03　非金屬元素(3)
搞懂什麼是酸性、中性、鹼性對如何選用乾燥劑很重要
產生氣體並調查其性質的實驗
04　金屬元素(1)
鹼金屬的離子不會沉澱
海水及河川的水質調查
05　金屬元素(2)
合金用途
形狀記憶合金所使用的金屬
06　金屬元素(3)
鈣化合物的變化原理
拉一下繩子就能加熱的加熱便當原理
07　化學藥物保存法
藥物保存法的根據
08　無機工業化學(1)
先製作高濃度的發煙硫酸再加以稀釋
用於肥料的重要成分
09　無機工業化學(2)
能交換特定離子的薄膜
製造肥皂的原料
10　無機工業化學(3)
獲得龐大財富的索耳未
應用於腸胃藥
11　無機工業化學(4)
為什麼無法用電解水溶液的方式製鋁？
飛機和汽車輕量化所需的金屬
12　無機工業化學(5)
製鐵廠的製程
鐵乃金屬之王
13　無機工業化學(6)
粗銅所含的雜質蹤跡
電線材料
Column‧有毒氣體之運用
Column‧有機會成為未來能源的甲烷水合物

Chapter 07　化學篇：有機化學
●所謂有機化合物，是指以碳為核心構成之物質
01　有機化合物的分類與分析
要理解碳氫化合物的化學式，切勿死背
02　脂肪族碳氫化合物
碳氫化合物的性質差異
03　醇類與醚類
醇類與醚類的性質
04　醛類與酮類
醛類的性質
05　羧酸
羧酸的性質
醋酸的用途廣泛
06　酯類
酯類的性質
酯類可見於飲料或糕點香料中
07　油脂與肥皂
肥皂是以油脂為原料製成
肥皂的去油污作用
08　芳香族碳氫化合物
苯所引起的反應
09　酚類
酚類所引起的反應
10　芳香羧酸(1)
酸性強度比較
有助食物保存的物質
11　芳香羧酸(2)
水楊酸是醫藥品之源
12　有機化合物的分離
有機化合物分離操作的具體範例
13　含氮的芳香族化合物
苯胺與硝基苯的關係
合成偶氮染劑

◎索引