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以前にこちらの記事でワットとジュールの変換について書きました。 【熱力学】ワットとジュールの変換方法 目次1. ワットとジュールの違いとは?1-1. ワット1-2. J（ジュール）とcal（カロリー）の換算（変換）方法 計算問題を解いてみよう. ジュール2. ワットとジュールの変換... 熱をあつかうときに厄介なのが、エネルギーを表す単位です。カロリー、ワット、ジュール、キロワット、キロカロリー・・・。これらの単位をしっかり理解できれば、エネルギーの考え方を理解できたも同然です。 今回は、 ワットとカロリーの変換方法 について解説したいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. ワット まずはおさらいでワットについて考えてみましょう。 ワットは熱機関の祖であるジェームスワットにちなんでつけられた単位で、1秒当たりに1ジュール生じさせる仕事率です。単位で表すとJ/sになり、単位時間あたりにどれぐらいの仕事をするのかを測るときに便利です。 ポンプの出力、家電製品、発電機、熱交換器の交換熱量など様々なところで使用されます。ワットが分かれば、時間の概念とエネルギーの概念を同時に表すことが出来るので、能力を見るときには非常に便利です。 ワットをSI単位で表すと次のようになります。 $$W=\frac{J}{s}=\frac{m^2・kg}{s^3}$$ ジュールは「標準重力加速度の下でおよそ102グラムの物体を1メートル持ち上げるときの仕事」と定義されています。SI単位で表すと次のようになります。 $$W=\frac{J}{s}=\frac{m^2・kg}{s^2}$$ 現在は熱量を表すときはジュールやワットが使われるのが一般的です。1948年に熱量を表す際はできるだけジュールを用いることが国際的にも決められています。 2. カロリー カロリーは1グラムの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量です。厳密には温度によって水の密度が変わるので温度を1℃上げるのに必要なエネルギーも変化します。 計量法によるカロリーの定義は1cal=4. 184Jになります。食品などの熱量を計算する場合には一般的にカロリーが用いられます。 最近ではカロリーを使用して熱量計算をする人も減りましたが、年配の方にとってはカロリーを使用する事に慣れているためカロリーを用いて計算する人もいます。 【熱力学】意外と知らない知識、食品のカロリーの計算方法 目次1.
・脂質 1g=約9kcal ・たんぱく質 1g=約4kcal ・糖質 1g=約4kcal それぞれ生み出すエネルギー量が違うのです。 この数字を「エネルギー換算係数」と言い、食べ物に含まれるたんぱく質、脂質、炭水化物の量がわかれば、そのエネルギー量を計算することが出来ます。(※換算係数は、食品によって多少の違いはあります。) 例えば…サラダ油100gの成分は脂質100g サラダ100gのエネルギーは約900kcalとなります。 数字だけ見ると、脂質は効率が良い!と思うかもしれませんが、理想の比率というものがあります。 この比率は、それぞれの英語の頭文字、P(protein)、F(fat)、C(carbohydrate)をとり、PFC比率(エネルギー産生栄養素バランス)と言われています。P:F:C=15:25:60(%)が良いとされています。 ※参考文献:栄養素の通になる第4版・女子栄養大学出版部 「この食事…PFC比率はどうなっているんだろう?」 そんな時も是非カロリー計算、栄養価計算センターにご相談ください♪
ジュールもカロリーもエネルギー(熱量)の単位です。 1カロリー $\fallingdotseq$ $4. 2$ ジュール 1ジュール $\fallingdotseq$ $0. 24$ カロリー ジュールとカロリーの意味 1J(1ジュール)は、 1ニュートンの力で物体を1メートル動かすときの仕事量です。 この定義からは1ジュールが具体的にどれくらいのエネルギーを表すのかは分かりにくいですね。 参考: 1ニュートンは何キログラム重なのか解説 1cal(1カロリー)は 1グラムの水の温度を1℃上げるのに必要なエネルギーです(※)。 カロリーの定義の方が身近でイメージしやすいです。例えば、$100$ キロカロリーのおにぎりには、$100$ リットルの水の温度を1℃上げるエネルギーがあります! (キロは $1000$ 倍を表すことに注意してください) ※水の比熱は温度によって変わるので、実はこれは厳密な定義にはなっていません。 カロリーをジュールに換算 1カロリー $\fallingdotseq$ $4. 2$ ジュール です。 例えば、$200$ カロリーはおおよそ $200\times 4. 2=840$ ジュールです。 カロリーをジュールに変換するツールです。 カロリーを入力してから「ジュールに変換する」ボタンを押してください。 ちなみに、おおよその計算は $4. 2$ を使えば十分ですが、より正確には、 1カロリー $=$ $4. 184$ ジュール です。 (カロリーの厳密な定義はいくつかありますが、そのうちの主要な1つである熱力学カロリーは、 1カロリー $=$ $4. 184$ ジュール として定義されます) ジュールをカロリーに換算 1ジュール $\fallingdotseq$ $0. 24$ カロリー です。 例えば、$200$ ジュールはおおよそ $200\times 0. 24=48$ カロリーです。 ジュールをカロリーに変換するツールです。 ジュールを入力してから「カロリーに変換する」ボタンを押してください。 ちなみに、おおよその計算は $0. 24$ を使えば十分ですが、より正確には、 1カロリー $=$ $0. 23900573\dots$ ジュール (変換の係数は $\dfrac{1}{4. 184}$) 次回は 圧力と力の違いと換算 を解説します。
物理的な計算方法1-1. 食品を実際に燃やす1-2. 分析装置で成分を分析する2. 実用的... 3. ワットとカロリーの変換は? ワットとカロリーの変換の式について考えてみます。ワットとカロリーはそれぞれ次の式で表すことが出来ます。 $$W=J/s$$ $$1cal=4. 184J$$ この2つの式からワットとカロリーを変換する式は次のようになります。 $$W=\frac{1}{4. 184s}cal$$ 4. 実際に計算してみよう 実際にカロリーとワットを使用して計算をしてみましょう。 20℃、300kgの水を10分で50℃にしたい場合、最低何kWの電気ヒーターが必要か? まず、300kgの水を20℃から50℃に昇温するのに必要な熱量は $$300×(50-20)=9000[kcal]$$ これをジュールに変換すると $$9000×4. 184=37656[kJ]$$ 10分(600秒)で昇温させたいので、電気ヒーターに必要な能力は $$37656÷600=62. 76[kJ/s]$$ よって62. 76kWになります。 ワットに変換するにはジュールにする必要があるので、カロリーをジュールに変換しなければいけません。カロリー単体で考えると非常に便利ですがワットが絡んでくると途端に使いにくいものになります。 5. まとめ $$W=\frac{1}{4. 184s}cal$$ カロリーは食品の熱量以外ではあまり使われない ワットから変換するにはジュールに変換する カロリーからワットに変換する方法について書きました。いまではカロリーが使われることはあまりないかと思いますが、たまに目にすることもあるのでジュールとの関係性を十分に理解しておきましょう。
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