中3理科「いろいろなエネルギーとその保存・利用効率」

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中3理科「いろいろなエネルギーとその保存・利用効率」についてまとめています。「いろいろなエネルギーとその保存・利用効率」に関して、エネルギーの移り変わりや熱エネルギーの効率的な利用などにもふれています。それでは、中3理科「いろいろなエネルギーとその保存・利用効率」です。

いろいろなエネルギー

エネルギーには、変形したゴムやばねがもっている弾性エネルギー、電気がもつ電気エネルギー、熱がもつ熱エネルギー、光がもつ光エネルギー、物質がもっている化学エネルギーなどがあります。

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エネルギーの大きさ

電気エネルギーなどの大きさも、力学的エネルギーと同じように、ジュールを用いて表します。

エネルギーの移り変わり

エネルギーの移り変わりを調べる実験です。

<手順>

  1. 手回し発電機を回して豆電球を光らせます。
  2. 水を入れたポットを振り続けます。
  3. 発光ダイオードに光をあてます。

<結果>

  • 手回し発電機によって、運動エネルギーが電気エネルギーに変わる。さらに光エネルギーに変わって豆電球が光る。
  • 運動エネルギーが熱エネルギーに移り変わり、水の温度が上がる。
  • 光エネルギーが電気エネルギーに変わり、電子オルゴールがなる。

このように、エネルギーは、たがいにほかのエネルギーに変わります。

<例>

  • 運動→電気(手回し発電機)
  • 光→電気(太陽電池)
  • 運動→熱(火おこし器)
  • 熱→電気(ベルチェ素子)

エネルギーの保存と利用の効率

エネルギーの保存は、エネルギーはたがいに移り変わっても、エネルギーの総和は変化しません。ジェットコースターの運動では、摩擦力や空気の抵抗などのため、力学的エネルギーの一部が熱や音などのエネルギーに変わり力学的エネルギーは保存されません。しかし。この場合でも、熱や音などのすべてのエネルギーへの移り変わりを考えると、エネルギーの総和は一定です。

  • エネルギーの利用…変換するときに生じる不要なエネルギーをできるさけ少なくすることが重要です。

エネルギーの効率

エネルギーの効率は、消費したエネルギーに対して、利用できるエネルギーの割合。電球形蛍光灯や電球形発光ダイオードは、消費した電気エネルギーが光エネルギーに変わる割合が白熱電球より大きいもので、白熱電球よりもエネルギー効率がいいです。

熱エネルギーの効率的な利用

熱には次の3つの伝わり方があります。

  • 伝導(熱伝導)…熱が温度の高いほうから低いほうへ移動する現象。金属のように熱伝導率が高いものと、空気のように熱伝導率が低いものがあります。
  • 対流…物体が循環して熱が伝わる現象。加熱された水は膨張して密度が小さくなって上部へ移動し、上部の冷たい水と入れかわります。
  • 放射(熱放射)…高温の物体から出ている赤外線によって、熱が運ばれる現象。熱したアイロンから離れたところにある物体が温まる現象です。
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