3.1.4 力学エネルギーと熱エネルギー

 「運動エネルギー、位置エネルギーと熱エネルギーが同じもの」とは、少々分りづらいですね。有名

なジュールという人が次の実験をし、力学的エネルギーが熱に変換されることを確かめました。

 図3.7を見てください。錘が下がると羽が水をかき混ぜます。そして水槽の温度を測ると温度が上昇

しました。錘は下がることによって位置エネルギーを失い、この位置エネルギーは羽を回す仕事と滑車

との摩擦(熱)に使われます。水槽の中では、羽が水の抵抗を受けながら水をかき混ぜます。この時に

摩擦熱が発生して水温が上昇したわけです。

 ここで仕事と言う言葉が出てきました。物理では物体に力を加えて動かすことを仕事といい、

 仕事=力×距離=エネルギー

となります。仕事はエネルギーなのです。

 そうすると熱エネルギーは仕事をすることが出来ます。3.2の熱力学の第1法則にこの考えが出てきま

す。

 ジュールはエネルギーの単位としてその名前を残し,エネルギー(仕事)の単位にJ(ジュール)が

用いられます。

1J=1Nの力が、物体を1m動かす時にするエネルギー(仕事)

 1Nの意味は?。前に戻って確かめてください。

 

 

 

 

 

錘が下がると、綱で結ばれた水槽内の羽が回り、水をかき混ぜる。

 

      図3.7 ジュールの実験:力学エネルギーと熱エネルギー

 

 

 

3.1.5 気象に関係する単位

 気象、物理ではいろんな物理量があり、その単位が決められています。

原則として国際単位系(SI単位系)と呼ばれるものを使います。下表の単位は覚えてください。

 

 

表3.1 国際単位系

 

  量

  単 位

 記号

 補足

長さ

質量

時間

温度

平面角

メートル

キログラム

ケルビン

ラジアン

m

kg

s

K

rad

 

1000g=kg

 

273.2K=0℃

円弧/半径

 

組立

単位

圧力

エネルギー

(仕事)

面積

体積

密度

速度

加速度

熱容量

比熱

ニュートン

パスカル

ジュール

 

平方メートル

立方メートル

キログラム/立方メートル

メートル/秒

メートル/(秒)

ジュール/ケルビン

ジュール/(キログラム・ケルビン)

N

Pa

J

 

m2

m3

kg/m3

m/s

m/s2

J/K

J/(kg・K)

m・kg/s

N/m2=kg/(ms)

N・m=m2・kg/s2

 

 

 

 

 

 

m2・kg/(s2・K)

m2/(s2・K)