【物理学基礎 物理学と社会】エネルギーの移り変わりについて ーエネルギーの利用

今回の物理基礎はエネルギーの利用から「エネルギーの移り変わり」について解説していきます。

力学的エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギーなど様々なエネルギーがありましたが、エネルギーはこの他にもあります。

日常生活ではあまり意識していないかもしれません。

ぼくは今◯◯エネルギーを利用してるなー

なんて考えて生活していないと思います。

暑い日に冷房が使えるのも、温かいお風呂に入れるのも、明るい部屋で過ごせるのもエネルギーのおかげです。

このように私達は様々なエネルギーを利用して生活しています。

まずは、身の回りにどのようなエネルギーがあるのかを確認していきましょう。

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様々なエネルギー

ここでは光エネルギー、化学エネルギー、核エネルギーを説明していきます。

それぞれのエネルギーがどのように利用されているかも示すので確認していきましょう。

光エネルギー

まずは光エネルギーです。

光エネルギーとは光のもつエネルギーのことです。

この光エネルギーがどのような場面で利用されているかというと、例えばソーラーパネルなどがそうです。

最近は家の屋根にもよく設置されていますが、太陽からの光エネルギーを利用して電力を生み出しています。

時計や電卓などもそうです。

手元に電卓のある人は確認してほしいのですが、以下の画像の赤く囲った部分のようなものがついてないでしょうか?

ここで蛍光灯などからの光エネルギーを受けて電力に変換し電卓が動いています。

他にも太陽光を利用して水を温める太陽熱温水器や地球の周りをぐるぐる回っている人工衛星なんかも光エネルギーを利用しています。

化学エネルギー

次は化学エネルギーです。

化学エネルギーとは化学反応によって取り出されるエネルギーのことです。

例えば物を燃やした時に出る熱は燃焼という化学反応によって生み出されるエネルギーです。

冬になると活躍するカイロも化学エネルギーを熱エネルギーに変換してみなさんの手をあたためてくれています。

みなさんが普段よく使う電気も石油や石炭、天然ガスなどを燃焼という化学反応を起こして生み出されています。

核エネルギー

最後に核エネルギーです。

核エネルギー原子核がもつエネルギーのことです。

例えば原子力発電はこの核エネルギーを電気エネルギーに変えています。

ウランなどの原子を核分裂させて原子核を変化させます。
その時に放出されるエネルギーを電気エネルギーに変えて電力を生み出しています。

また、この核エネルギーは先程の化学エネルギーよりも非常に大きいエネルギーです。

そのため、核爆弾や核ミサイルなど兵器にも利用されています。

アニメの鉄腕アトムもこの核エネルギーを利用して動いているという設定だそうです。

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エネルギーの変換と保存

さて、様々なエネルギーを確認してきましたが例にも示したとおり光エネルギーが電気エネルギーになったり、電気エネルギーが力学的エネルギーになったりとエネルギーは互いに変換することができます

(このエネルギーを変換をソーラーパネルや原子炉といったものが媒介しています。)

そのため、日常生活の様々な場面に利用することができ、生活を快適なものへとしてくれています。

そして、この変換においてエネルギー保存則が成り立っています。

エネルギー保存則とは

エネルギーの変換において、関係する全てのエネルギーの和が一定に保たれる

というものです。

例えば、斜面を物体が滑り、斜面との摩擦によってやがて止まったとします。

この時、物体がもっていた位置エネルギーが運動エネルギーと摩擦による熱エネルギーに変換されます。

エネルギー保存則を考えると、最初にもっていた位置エネルギーが運動エネルギーと熱エネルギーの和と等しくなるということです。

なお、このエネルギー保存ですが、エネルギーが力学的エネルギーのみで変換する場合力学的エネルギーの保存になり、熱エネルギーのみの変換であれば熱量の保存となります。

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まとめ

それでは今回のまとめです。

エネルギーには様々な形態がある
  力学的エネルギー
  熱エネルギー
  電気エネルギー
  光エネルギー
  化学エネルギー
  核エネルギー

エネルギー保存則
  エネルギーは互いに変換することができ、その変換において関係した全てのエネルギーの和が一定に保たれる

今回は少し短いですが以上になります。

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