有用な出力÷入力で変換効率を計算しよう

変換効率は、入力したエネルギーのうち目的の出力になった割合です。分母は全体である入力、分子はその一部である有用出力なので、通常は0%から100%の範囲になります。

このレッスンの役割

「エネルギー変換の効率」の第4段階です。前のレッスンで入力と出力をサンキー図へ分けました。今回は効率＝有用出力÷入力×100を使い、効率・入力・有用出力を求めます。次へ、100%超えなどの異常な答えを診断する力を渡します。

知る：割合の全体を分母に置く

効率η＝Euseful÷Ein×100です。エネルギー同士ならJ、同じ時間に測った電力同士ならWを使えます。分子と分母の単位を同じにすると、割り算で単位が消え、%になります。

理解する：効率・入力・出力を行き来する

入力6000 J、水が得た熱4200 Jなら、効率は4200÷6000×100＝70%です。

効率80%、入力2500 Jなら、有用出力は2500×0.80＝2000 Jです。効率60%、有用出力1800 Jなら、入力は1800÷0.60＝3000 Jです。百分率は計算前に小数へ直します。

例で使い、よくある誤答を直そう

120 Wの装置を50秒使い、4000 Jの有用出力を得ました。入力は120×50＝6000 J、効率は4000÷6000×100≒67%です。

誤答「120 W÷4000 J」は電力とエネルギーを直接比べています。先に時間を使って入力をJへ直します。誤答「6000÷4000×100＝150%」は全体÷部分になっています。分母は入力です。

答えが100%を超えたら、丸めずに分子・分母、単位、時間、測定値を点検します。

自分で確かめ、まとめて次へ進もう

効率は有用出力÷入力×100です。単位をそろえ、0〜100%で検算します。次は異常な結果の原因を根拠から探します。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。