高校物理基礎

エネルギーの変換と利用

この記事で学べる内容

様々なエネルギーについて

エネルギー保存の法則

エネルギーの問題は,私たち人類にとって大きな問題であり,課題です。
CO2問題,地球温暖化,新しいエネルギーなど,これらの問題については,物理基礎とは関係なく,私たち全員が考えなければいけません。

今回は,様々なエネルギーについてわかりやすく簡単に解説をしていきます。

様々なエネルギー

様々なエネルギー

・力学的エネルギー
・熱エネルギー
・光エネルギー
・電気エネルギー
・化学エネルギー
・原子核エネルギー
など,様々なエネルギーが存在している

エネルギー保存の法則

エネルギーの総量は一定

力学の分野で登場した力学的エネルギーや,熱と電気の分野で登場した熱エネルギーと電気エネルギー以外にも,世の中には様々なエネルギーがあります。

これらのエネルギーは他のエネルギーに変換することができます。
これを読んでいるあなたも,スマホやPCを使って電気エネルギーを光や音,熱エネルギーに変えています。

エネルギー保存の法則より,エネルギーの総量は一定であり変わらないため,電気を光などに変える場合,エネルギーが増えたりすることはありません。
しかし,熱効率のときに勉強したように,私たちはエネルギーを変換するとき,全てのエネルギーを変換できず,一部のエネルギーが熱として放出されてしまいます。
色々なエネルギーを変換するとき,熱エネルギーが発生してエネルギーのロスが発生してしまうのです。

エネルギー保存の法則より,エネルギーの総量は変わらないのですが,石油・石炭・天然ガスなどの使いやすい形として存在しているエネルギーには限りがあるため(枯渇性エネルギー),太陽光のエネルギーや水力など,永続的に使えるような再生可能エネルギーを大切にする必要があります。実際問題そう簡単な話ではありませんが。

枯渇性エネルギーは石炭・石油・天然ガス・ウラン
再生可能エネルギーは太陽光・水力・風力・地熱
などがあります。

また,自然界にそのまま存在するエネルギー資源のことを一次エネルギー,電気やガソリンのように一次エネルギーに手を加え使いやすくしたものを二次エネルギーといいます。

まとめ

エネルギーには
・力学的エネルギー
・熱エネルギー
・光エネルギー
・電気エネルギー
・化学エネルギー
・原子核エネルギー
などの様々なエネルギーがあります。

エネルギー保存の法則より,エネルギーの総量は一定なのですが,エネルギーを変換するときに一部のエネルギーは熱エネルギーとして放出されてしまいます。

石炭・石油・天然ガスなどの化学エネルギーやウランなどの核エネルギーには限りがあるため,再生可能エネルギーをうまく使えることができるような世界になることが求められています。

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