Q＝Ptを一秒分の熱の積み重ねで理解しよう

電熱線が受け取る電力Pは、一秒あたりに熱などへ変換する電気エネルギーです。t秒間に電気から熱へ変換された量Qは、一秒分をt回積み重ねたQ＝Ptで表せます。

このレッスンの役割

「発熱量と電力・時間の関係」の第3段階です。前の実験設計へ、エネルギー量のモデルを与えます。今回はQ＝Ptの意味、単位、成り立つ見方を理解します。水が得た熱と周囲へ逃げた熱は区別し、次へ表・グラフで比例を読む力を渡します。

知る：P-t長方形の面積がQになる

30 Wは毎秒30 Jです。120秒なら30×120＝3600 Jが電熱線で熱へ変換されたと考えます。W×s＝Jなので単位も一致します。

理解する：発生した熱の行き先を全部考える

理想的には電気エネルギーPtが熱へ変換されます。しかし、その全部が水だけへ入るわけではありません。電熱線や容器を温め、空気へ逃げる分もあります。

したがって「電熱線で変換されたQ」と「水が得た熱量」は、熱損失がある実験では同じと断定できません。

例で使い、よくある誤答を直そう

50 Wを3分使うと、3分＝180秒なのでQ＝50×180＝9000 Jです。

誤答「50÷180」は総量を一秒分へ戻す計算です。今回は一秒分50 Jを180個積むため掛けます。また9000 Jすべてが水へ入ったとは、資料なしに断定しません。

自分で確かめ、まとめて次へ進もう

Q＝Ptは、一秒分の熱への変換量を時間だけ積み重ねる式です。次は表とグラフからP・tとの比例関係を確かめます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。