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エネルギーの変換

エネルギーは位置エネルギーや運動エネルギー以外にも様々なエネルギーがある。それらの代表的なエネルギーを以下にまとめる。

  • 化学エネルギー・・・石油や石炭などの燃料を燃やすと熱が発生する。このような物質がもつエネルギーのこと
  • 電気エネルギー・・・電気がもつエネルギーのこと
  • 光エネルギー・・・光がもつエネルギーのこと
  • 音エネルギー・・・音がもつエネルギーのこと
  • 熱エネルギー・・・物質がもつ熱のエネルギーのこと

力学的エネルギーも含めたこれらのエネルギーは互いに変換している。例えば、水力発電は水の持つ位置エネルギーを運動エネルギーに変えて水車を回すことで電気エネルギーに移り変わっていく。

 

エネルギー変換の具体例

様々なエネルギーの移り変わりを以下の図に示す。

よく定期試験や入試で出題されるエネルギーの移り変わりの例をまとめると

電気→光・・・テレビや電灯

電気→化学・・・電気分解

電気→運動エネルギー・・・モーター

電気→音・・・マイク

光→電気・・・太陽電池

光→化学・・・光合成

化学→電気・・・電池

運動→熱・・・摩擦力

運動→電気・・・発電機

音→電気・・・スピーカー

このようになる。

 

エネルギーの変換効率

エネルギーを変換するとその過程でいくらか熱エネルギーや音エネルギーに変換してしまうことが原因で

変換後のエネルギーの量は必ず小さくなる。

元々あったエネルギーのうちの何%が変換後のエネルギーになったのかをエネルギー変換効率という。

【例題】

次の図は、巻き上げ機で荷物を持ち上げている様子である。このときの巻き上げ機の電気エネルギーが物体の位置エネルギーに変わる際のエネルギー変換効率を求めよ。

【解き方】

巻き上げ機の電気エネルギーは

50(V) × 2(A) × 1(秒) = 100(J)となる。

物体が得た位置エネルギーは

10(N) × 9(m) = 90(J)となる。

よって100Jの電気エネルギーのうち90Jが物体の位置エネルギーに変換されたので

\frac { 90 }{ 100 } \quad \times \quad 100\quad =90

 

答え. 90%

という風に求めるとよい。

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⇐5.仕事とエネルギー   1.原子の構造とイオン

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