エネルギーの単位と換算値
| 単位 | 記号 | ジュール換算 |
|---|---|---|
| キロワット時 | kWh | 3,600,000 J |
| ジュール | J | 1 J基準単位 |
| キロジュール | kJ | 1,000 J |
| キロカロリー | kcal | 4,184 J |
| カロリー | cal | 4.184 J |
| ワット時 | Wh | 3,600 J |
| メガジュール | MJ | 1,000,000 J |
| 英熱量 | BTU | 1,055 J |
よくある質問
キロワット時は仕事率の単位ですか。
いいえ、エネルギーの単位です。キロワットは仕事率、すなわち流れの速さであり、キロワット時はその流れが 1 時間に届ける量です。2 kW の暖房器具を 3 時間つければ 6 kWh を消費し、請求書が数えるのはこの量です。1 時間は 3600 秒ですから、1 キロワット時はちょうど 3,600,000 ジュール、すなわち 3.6 メガジュールにあたります。
なぜ表示にカロリーとキロカロリーが並ぶのですか。
栄養学でいう Calorie は、アメリカの慣用では大文字で書かれますが、実際にはキロカロリー、つまり物理学のカロリーの 1000 倍だからです。100 Calories と記されたヨーグルトは 100 kcal を含み、物理学者の言い方では 10 万カロリーになります。欧州規則 1169/2011 はキロジュールとキロカロリーの両方の表示を義務づけており、これで曖昧さは消えます。100 kcal は 418 kJ でもあります。
1 BTU は何ジュールですか。
空調の換算表が用いる国際定義では、1 BTU は 1055.05585262 ジュールです。水 1 ポンドを華氏 1 度上げるエネルギーにあたります。目にするのはたいてい仕事率としてで、毎時 12,000 BTU のエアコンは 3.517 キロワットを出します。同じ機械が大陸によって別々の表示で売られているだけのことです。
太陽光の見積もりにある kWh と kWp はどう違いますか。
kWp すなわちキロワットピークは発電量ではなく出力を表します。1 平方メートルあたり 1000 ワット、摂氏 25 度という標準試験条件、いわば実験室の快晴のもとでパネルが出す電力です。キロワット時のほうは、その設備が 1 年に実際どれだけ発電したかを表します。中緯度では 1 キロワットピークあたり年間 1000 から 1300 キロワット時、地域と向きによって幅があります。3 kWp の設備ならおよそ 3000 から 3900 kWh です。
ガス料金の therm とは何ですか。
英語圏の単位で、10 万 BTU、すなわち 105.5 メガジュール、29.3 キロワット時にあたります。イギリスとアメリカはガスを therm で請求し、ヨーロッパ大陸はキロワット時で請求するため、同じ単位にそろえるまで価格の比較は当てになりません。同じエネルギー量なら、1 therm は 29.3 キロワット時と同じ値段です。
熱と仕事は同じものである
ジェームズ・ジュールは 1845 年ごろ、落ちる錘で水槽のなかの羽根車を回してこれを示しました。水の温度は与えた仕事にきっちり比例して上がり、熱は独立した物質ではなくエネルギーの一形態になりました。だからこそ、食事にも電気料金にもピストンの往復にも同じ一つの単位で足り、相互の換算はただの係数で済みます。
それでも桁は人を惑わせます。1 ジュールはごくわずかで、りんごを 1 メートル持ち上げる程度のエネルギーです。1 キロワット時はその 360 万倍にあたり、冷蔵庫を 1 日動かします。1 日 2000 キロカロリーの食事は 8.4 メガジュール、すなわち 2.3 キロワット時であり、衣類乾燥機 1 回分にも届きません。エネルギーで見れば、人間の体は大型の家電ひとつ分を消費しているわけです。