ジュールの法則 1cal=4.2J  http://what.toriichi3.com/zatugaku.html


Toriichi3のひぽぽたますが逆立ち調べてみるとこんな意味その1

ジュールの法則  
長男の勉強している所をちょいと見ると、
なにやらむずかしそうな問題をやっている・・・

聞かれて、教えられないと困るぞなもし・・・、
おいらが中学の時こんなのやったかなぁ〜・・・

電熱線に電流を流すと電熱線は発熱する、
この時の発熱する熱エネルギーを求める場合、
ジュールの法則を用いるらしい・・・


ジュールの法則

電熱線に電圧E(V)を加え、I(A)の電流を t(秒)流したときの
発生する熱エネルギー(J)

発生する熱エネルギー(J)=電圧E(V)×電流 I(A)×時間 t(秒)      
       または(J)  =電力P(W)×時間 t(秒)   
       ・・・{電力P(W)=E(V)×I(A)}


熱量の単位にカロリー(cal)を使ったジュールの法則

電熱線に電圧E(V)を加え、I(A)の電流を t(秒)
流したときの発熱量Q(cal)を求める場合

発熱量Q(cal)=0.24×電圧E(V)×電流 I(A)×時間 t(秒)
またはQ(cal)=0.24×電力P(W)×時間 t(秒)     
    ・・・{電力P(W)=E(V)×I(A)}

ジュールの法則を、1cal=4.2Jで換算した公式で、
この公式を覚えておけば、発熱量を求める計算ができます。


ちなみに・・・
300Wの電熱線に電流を20秒流したときの発熱量は何cal ?

電力P=500(W)、時間 t=10(秒)を入れると、

  =0.24×P(W)×t(秒)
  =0.24×300(W)×20(秒)=1440(cal)  A・・・1440cal


15Ωの電熱線に3.0Aの電流を5分間流したときの発熱量は何cal ?

E=RI 電圧E(V)=R(Ω)×I(A)
         =15×3.0
         =45(V)                                   電圧 ・・・45(V)
 
1分は60秒    t=60(秒)×5=300(秒)      時間 ・・・300(秒)、

発熱量Q(cal)  =0.24×45(V)×3.0(A)×300(秒) =9720(cal) 

                        A・・・9720cal


J(ジュール)とcal(カロリー)の関係

この単元では、突然、cal(カロリー)なる単位が顔を出します。
そのわけは、次のようなものです。

現在の教科書は、エネルギー保存の法則を
一貫させた単位系である国際単位系(SI)に準拠して書かれています。

国際単位系では、熱量の単位はJ(ジュール)です。

以前は熱量の単位としてcal(カロリー)を使っていました
(現在でも栄養学ではcalが使われます)。

今の教科書でcalを使う必然性はないのですが、
以前の「なごり」から、calが顔を出すことがあるのです。

では、cal(カロリー)とはいかなる単位かと言うと、
水1gの温度を1℃上昇させるのに必要な熱の量を
1calと定義しただけのものがcal(カロリー)です

このことから、
水が得た熱量(cal)=1×水の質量(g)×水の上昇温度(℃)
という公式が導かれます。

水が得た熱量(cal)=1×水の質量(g)×水の上昇温度(℃)であり、
水が得た熱量 (J)=4.2×水の質量(g)×水の上昇温度(℃)だから、

 1cal=4.2J です。

さらに、1÷4.2=0.238…となるので、1J=0.24cal です。

この式は、1Jの熱量で、
水1gの温度が1秒で0.24℃上昇することを表わしています。


消費電力を求める

消費電力(電力)P、単位はW(ワット)、kW(キロワット) 
    ・・・1kW=1000W

電力P(W)=電圧E(V)×電流 I (A)で求める事が出来る。


500Wの電熱器をコンセントにつないだ場合、次の値を求めると・・・

1・電熱器には何Aの電流が流れるか。
2・電熱器の抵抗は何Ωか。

家庭用の電源はほとんどの場合、100Vなので、100Vとして計算すると・・・

1、  I=P÷E=500(W)÷100(V)=5(A)  A・・・5A

2、R=E÷I=100(V)÷5(A)  =20(Ω)  A・・・20Ω

発熱量は電力と時間に比例する・水の上昇温度は電力と時間に比例する。


電力量(消費電力量)・・・使った(消費した)電気の量を表す。

電力量は、使用時間が多いほど大きくなって行くので、
電力量は電力に時間をかけたものになります、
単位はWh(ワット時)、kWh(キロワット時)を使用します。


なんで、毎月の電気料金はこの消費電力量(kWh)から
計算されて請求されているんですな・・・

電力量(Wh)=電力P(W)×時間(時)


100Wの白熱電球を毎日5時間つけたとき、
30日間の電力量は何kWhになると思いますか?

一日では、100(W)×5(h)=500(Wh)

30日間では、500(Wh)×30(日)=15000(Wh)=15(kWh)  

A・・・15kWh


20Ωの電熱線に100Vの電圧をかけた場合なんですがのぉ〜

1・電熱線に流れる電流は何Aになるか?
2・電熱線の電力は何Wになるか?
3・電熱線を30分間電流を流した場合、電力量は何Whになるか?


1、100(V)÷20(Ω)=5(A)    A・・・5(A)

2、100(V)×5(A)=500(W)   A・・・500(W)

3、500(W)×0.5(h)=250(Wh)   A・・・250(Wh)


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