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。
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＞
- 手回し発電機を回して豆電球を光らせます。
- 水を入れたポットを振り続けます。
- 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。
