サイエンスラボ：RLC・FFT・化学・湿り空気

サイエンスラボは10のパネルを1つのタブバーにまとめています：RLC インピーダンス、スミスチャート、信号 FFT、誤差伝播、方程式の釣り合い、モル質量、工学ハンドブック、湿り空気、溶液化学、次元解析です。各パネルには独自の URL（/science/scilab/rlc、/science/scilab/fft、/science/scilab/psychro）があり、ベンチをリンクしたりブックマークしたりできます。すべてブラウザー内で計算します。

更新 2026-10-015 个来源约 5 分钟读完

パネルの使い方

パネルを選ぶタブバーで選ぶか、URL を直接開きます。電子、化学、熱力学が並んでいるので、数値を信じる前にパネル名を確認してください。
各フィールドの隣に印字された単位で値を入力します。RLC は R を Ω、L を mH、C を µF、f を Hz で受け取ります。湿り空気は kPa と °C、気体の法則のタブは L です。0 に設定した素子は、値ゼロの部品として扱われずネットワークから除外されます。
カードを読み、結果を再利用します。共振カード（f₀、Q、帯域幅）は L と C がどちらも正のときだけ表示されます。FFT は Δf とその長さをプロットの上に表示し、その後最大6つのピークを表示します。パネルは値を送り出せます — FFT は信号、スペクトル、ピーク表を提供し、モル質量は CSV または Markdown をエクスポートします。

計算例

以下の表示はすべてライブのパネルによるもので、同じ入力で再現できます。

パネル · 入力	表示
RLC インピーダンス · 直列：R 10 Ω、L 1 mH、C 1 µF、f 5033 Hz	Z 10 + j0.000990091 Ω、f₀ 5.0329 kHz、Q 3.1623、帯域幅 1.5915 kHz
RLC インピーダンス · 並列：同じ素子	Q 0.31623、帯域幅 15.915 kHz、∠Z -0.00056728°
スミスチャート：負荷 100 + j50 Ω、Z₀ 50 Ω	Γ 0.44721 ∠ 26.565°、VSWR 2.618、リターンロス 6.9897 dB、ミスマッチロス 0.9691 dB
信号 FFT：トーン `50:1, 300:0.5`、N 1024、fs 2048 Hz	Δf 2 Hz、ピーク 50 Hz · 1 と 300 Hz · 0.5
誤差伝播：f = 4π²L/T²、L 1.000 ± 0.001、T 2.006 ± 0.002	9.81065 ± 0.0219、相対 0.2231%、T が 79.9%、L が 20.1% 寄与
方程式の釣り合い：`KMnO4 + HCl -> KCl + MnCl2 + H2O + Cl2`	2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2
モル質量：CuSO4·5H2O	249.677 g/mol（O 57.67%、Cu 25.45%、S 12.84%、H 4.037%）
湿り空気：30 °C、50% RH、101.325 kPa	露点 18.45 °C、湿球 22.01 °C、w 13.28 g/kg、h 64.135 kJ/kg、沸点 99.841 °C

1つ注意すべき約束：RLC の行は f₀ を共有しますが Q は共有しません — 直列 Q は Z₀/R（3.1623）、並列 Q = R/Z₀（0.31623）です。誤差の行は振り子実験（g = 4π²L/T²）で、計時が分散の 79.9%、物差しが 20.1% を占めます。

前提と制限

単位はフィールドごとに固定です。: L は mH、C は µF で入力し、f₀ と帯域幅は kHz、圧力は kPa、気体体積は L で表示されます — 0 °C、101.325 kPa で 22.414 L/mol。パネルが単位を換算することはありません。
湿り空気の性質は圧力で変わります。: 既定の 30 °C/50% 状態は海面で w 13.28 g/kg、h 64.135 kJ/kg です。圧力ソースを標高に切り替えて 2000 m を入力すると、同じ空気が w 17.03 g/kg、h 73.714 kJ/kg、沸点 93.362 °C を示します。快適性カードは簡略化された ASHRAE 55 チェックです（風速、放射温度、衣服、代謝率は考慮しません）。
やらないこと。: 回路シミュレーターでも、データ収集フロントエンドでも、汎用 CAS でもありません：過渡・AC 回路の作業は Engineering Lab、軌道と周回は Physics Sim、優先順位と角度モードを備えた入力式は科学計算機の担当です。

ピークの意味は窓関数が決める

50.5 Hz のトーン（fs 2048 Hz、N 1024、Δf = 2 Hz）がこのページで最も鋭い罠を露呈します。ピークカードは既定の Hann 窓で 50 Hz · 0.9603、Rect で 50 Hz · 0.8996、Flat-top で 50 Hz · 1 と表示します — 報告される周波数はビンの中心でありトーンではなく、高さは窓に依存します。Hann は漏れを抑え、Flat-top はグリッド上でも外でも振幅が正確で、Rect はサンプリング窓で繰り返す信号にのみ正確です。数値と一緒に窓を引用してください。

用途

電子工作ベンチ

直列と並列の共振を確認し、スミスチャートから VSWR とリターンロスを読み、1 kΩ ±5% の抵抗を茶 · 黒 · 赤 · 金と復号します。ハンドブックは 4.7 kΩ の目標を黄 · 紫 · 赤 · 金と符号化し、1.1 kΩ + 3.6 kΩ = 4.7 kΩ のような正確な組み合わせを見つけます。

化学と実験準備

電荷を含む方程式（イオン種を含む）を釣り合わせ、CuSO4·5H2O のような式のモル質量と質量分率を求め、2 M の原液を 200 mL 中で 0.5 M に薄めるには 150 mL を加え、1:10 の段階希釈を組み、0.1 M 酢酸の pH 2.8753 と、当量点が 50 mL、pH 8.722 の弱酸滴定を読み取ります。

測定とデータ

サンプリング信号をスペクトル分析し、不確かさを伝播してどの入力が分散を支配するかを確認し、次元解析で検算します：F = m·a は整合し（M·L·T⁻² = kg·m/s²）、5 m/s * 3 s は 15 m と表示され、管路流れの変数は群 Π₁ = ρ·v·D/μ に還元されます。

出典

JCGM、JCGM 100:2008 — 測定データの評価：測定における不確かさの表現のガイド、bipm.org （访问日期：2026-10-01）— 誤差伝播パネルの1次分散合成。
F. J. Harris、離散フーリエ変換を用いた調和解析における窓関数の使用について、Proceedings of the IEEE 66(1), 1978、doi.org （访问日期：2026-10-01）— FFT パネル背後の漏れと窓振幅のトレードオフ。
ASHRAE、Handbook — Fundamentals, Psychrometrics、ashrae.org （访问日期：2026-10-01）— 湿度比、エンタルピー、湿球の関係。
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NIST、CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants、physics.nist.gov （访问日期：2026-10-01）— 溶液パネルが使う気体定数とファラデー定数。