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いろいろなエネルギー
A.エネルギーの変換と保存の法則
①多様なエネルギーの形態
・電気エネルギー・電気(電流)が持っているエネルギー。
家電製品など、現代社会で最も広く利用される
・化学エネルギー・化学変化によって取り出すことができるエネルギー。
燃料(ガスや石油)や食物、電池の内部に蓄えられている
・新エネルギー物質の温度を変化させたり、状態変化を引き起こしたりする原因となるエネルギー。
・光エネルギー:光が持つエネルギー。
光合成や太陽電池(光電変換)などに利用される
・音エネルギーが振動することで伝わるエネルギー。物体を振動させることができる
②エネルギーの保存と変換効率
(最重要項目)・エネルギーの保存の法則:エネルギーが変換される前後で、その総量は常に一定に保たれる。
例えば、摩擦のある面を滑る物体が止まる場合、運動エネルギーが
消えたのではなく、すべて摩擦熱(熱エネルギー)や音エネルギーに変換され
ただけで、合計値は変わらない
・エネルギーの変換効率:投入した全エネルギー量に対して、目的の用途に利用されたエネルギー量の割合
例)白熱電球の効率…電気エネルギーの大部分が熱エネルギーに逃げてしまうため、光への
変換効率は低い
一方、LEDなどは熱へのロスが少なく、効率が高い
・発電効率の考え方:おもりの落下(位置エネルギー)で発電機を回す場合、得られた電気エネルギー量
を、おもりがした仕事量で割って「何%」が算出する」
③熱の伝わり方・3つのメカニズム
・伝導(熱伝導)・物質が接触しているとき、高温部から低温帯へと熱が伝わる現象。
金属の棒の一端を熱すると、もう一端まで熱くなるのがこれにあたる
・対流・温度の異なる液体や気体が移動することで熱が伝わる現象。
エアコンで部屋が暖まったり、鍋の水が沸騰したりする仕組みである
・放射熱放射)・物質の間が離れていても、熱が直接伝わる現象。
太陽の熱が宇宙空間を通って地球に届くのは、この仕組みによる
KOKUYO DOSE CLAP CEA

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B.エネルギー変換の連鎖と応用解析
①実生活におけるエネルギー変換のサイクル
・ガスバーナーでの変換:ガスの化学エネルギーが燃焼によって熱エネルギーと光エネルギーに変わる。
・モーターの回転:電気エネルギーを、回転という運動エネルギーに変換する。
この際、摩擦によって一部が熱エネルギーとして失われる
・太陽電池・太陽の光エネルギーを、直接電気エネルギーに変換する装置である。
・マイクとスピーカー・マイクは音エネルギーを電気信号(電気エネルギー)に変え、スピーカーはその逆
の変換を行う。
②エネルギー変換効率の具体的計算プロセス
・位置エネルギーからの発電を例に
(1)投入エネルギーの算出…おもりの重さ[N]×落下した高さ[M]=仕事量[]
取り出したエネルギーの算出... 電圧[V]×電流[A]×時間[S]=発電された電気エネルギー()
③効率の算出...(2の結果:1の結果)×100=変換効率〔[%]
③記述試験への対策用語の使い分け
・「保存」と「変換」の違い:エネルギーが姿を変えることは「変換」、形を変えても合計が
●熱の伝わり方の見分け方
変わらないことは「保存」と明確に使い分ける。
物質の「移動」を伴うなら対流
「直接の接触」によるなら伝導
「離れた場所」から直接届くなら放射
(記述のゴツ)・エネルギーの移り変わり「○○エネルギーが△△エネルギーに変換された」という定型文で
答えられるように訓練しよう。
☆例えば蒸気機関車なら「石の化学エネルギー→熱エネルギー→
蒸気の圧力(運動エネルギー) 車輪の回転(運動エネルギー)」
という流れになる
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