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
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| 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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