１．熱量
▼熱量
熱エネルギーの量のこと。単位は【J】（ジュール）。
▼熱量の求め方
熱量(J)＝電力(W)×時間(秒)
エネルギーの単位はすべて【J】です。
電気器具から発生した熱エネルギーの量を特に「発熱量」といいます。
２．水を温める
水の温度は電熱線から発生した熱によって上がります。
電熱線から発生した熱がすべて水の温度上昇に使われるとき、水の上昇温度は熱量に比例します。
（ちなみに水の量には反比例します）
例題
次の図１のような回路で５分間電流を流し水を温めた。
このとき水の温度が３℃上がった。
図１
次の図２の回路は、電流を流す時間や水の量は図１と同じである。
このとき水の温度は何℃上がるか答えなさい。
ただし、電熱線から発生した熱はすべて水の温度上昇に使われるものとする。
図２
【解答】
まず、図１の回路で電熱線から発生する熱量を計算します。
オームの法則より
電流(A)＝電圧(V)÷抵抗(Ω)＝15÷50＝0.3A
電力の公式から
電力(W)＝電流(A)×電圧(V)＝0.3A×15V＝4.5W
熱量の公式から
電熱線から出る熱量(J)＝電力(W)×時間(秒)＝4.5W×300秒＝1350J・・・①
次に図２の回路で電熱線から発生する熱量を計算します。
オームの法則より
電流(A)＝電圧(V)÷抵抗(Ω)＝60÷50＝1.2A
電力の公式から
電力(W)＝電流(A)×電圧(V)＝1.2A×60V＝72W
熱量の公式から
電熱線から出る熱量(J)＝電力(W)×時間(秒)＝72W×300秒＝21600J・・・②
①、②より、図２の電熱線から出る熱量が図１の電熱線から出る熱量の何倍になっているかを計算すると
21600J÷1350J＝16倍
よって、図２での水の上昇温度も図１の16倍。
図１の水の上昇温度は３℃であるため
図２の水の上昇温度＝３℃×16＝48℃
したがって図２の水の上昇温度は48℃となります。
※ヒント
この例題では図１と図２で「水の量」「電流を流した時間」が同じになっています。
ということは図１と図２の電熱線から出る熱量の違いは「電力」が原因ということになります。
これは
図１と図２の水の上昇温度の違いは、電力の違いと等しい
とも言えます。
このことから、
図２の電力72W÷図１の電力4.5W＝16倍
と電力の違いを求めて
そこから
図２の上昇温度＝図１の上昇温度３℃×16＝48℃
と考えてもよいわけです。
また、電圧をn倍すると、電力はn²倍になるという性質を利用すれば
図１から図２で電圧が４倍になった
↓
つまり電力は 4²＝16倍
↓
上昇温度も16倍
というふうに、よりすばやく計算できます。
３．電力量
▼電力量
電力に時間をかけたもの。
▼電力量の求め方
電力量(Wh)＝電力(W)×時間(時間）
電力量(J)＝電力(W)×時間(秒）
時間を【秒】(s) でかけ算するか、【時間】(h) でかけ算するかでその単位が違います。
電力量と熱量にほとんど違いはありません。
・「何Ｊですか」という問いか
・「何Whですか」という問いか
問題文をよく読みましょう。
・「J＝Ｗ×秒」
・「水温上昇」は「電力」で考えると楽なことが多い。