物理基礎｜エネルギー（1）エネルギーの変換と保存

エネルギーは姿を変えても、合計は変わらない

この教材のために作ったオリジナル問題です。

答えを選ぶと、正解とわけが出ます。図の問題は、答えたあとに図が動いて確かめられます。

問1選んで答える

白熱電球に 60 J の電気エネルギーを入れたら、6.0 J が光になった。変換効率は？

答えと解説

正解：10%

効率＝ 6.0 ÷ 60 ＝ 0.10 ＝ 10%。

問2選んで答える

モーターが 200 J の電気エネルギーで、5.0 kg の物体を 2.0 m 持ち上げた。効率は？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：49%

mgh ＝ 5.0 × 9.8 × 2.0 ＝ 98 J。効率＝ 98 ÷ 200 ＝ 0.49 ＝ 49%。

問3選んで答える

ある器具に 100 J の電気エネルギーを入れると、光 20 J、熱 75 J、音が出た。音のエネルギーは？

答えと解説

正解：5 J

エネルギー保存：100 ＝ 20 ＋ 75 ＋音より、音＝ 5 J。

問4選んで答える

効率 80% の発電機で、目的にならなかった 20% のエネルギーについて正しいのは？

答えと解説

正解：主に熱になってまわりに広がった

エネルギー保存の法則より、なくなってはいない。摩擦や電流による熱として、まわりに広がった。

問5考えてから見る

「エネルギーは保存されるのに、効率 100% の機械は作れない」のはなぜか説明しよう。

答えと解説

エネルギーの量は保存されるが、どの変換でも摩擦や電流などで一部が熱になる。熱はまわりに広がって使いにくくなり、全部を目的の形にもどすことはできない。だから効率は 100% にならない。

自分の答えに、次のことが入っていたかくらべてみよう