エネルギー変換・換算ツール

物理学の万能通貨

エネルギーは、何かが起きるたびに必ずやり取りされるものです。落ちるリンゴ、輝くフィラメント、消化される食事、核分裂を起こす原子核。SI単位のジュールは、1ニュートンの力が1メートルの間にする仕事と定義されます。人間の感覚では極めて小さく、だからこそ日常生活ではキロジュール、キロワット時、キロカロリー、BTUが好まれ、素粒子物理学者は電子ボルトへと縮小し、宇宙物理学者は由緒あるエルグに固執するのです。

なぜこれほど多くの単位が生き残ったのか

各単位はそれぞれの分野の化石です。カロリーは19世紀の熱化学から、水を温めることで定義されました。BTUは英国の石炭・蒸気産業から生まれました。キロワット時は電気料金とともに誕生しました。電子ボルトは20世紀初頭の原子物理学から現れたもので、電子が1ボルトを横切るときに得るエネルギーは自然な物差しでした。TNT換算トンは慣例上正確に4.184ギガジュールに等しく、核出力を馴染みのある尺度で表すために採用されました。広島原爆は通常およそ15キロトン、約63テラジュールと表記されます。

日々の請求書と研究ノートの中のエネルギー

電気メーターはkWhで計上されます。多くの国では天然ガスはサームかメガジュール単位で売られます。栄養成分表は管轄区域に応じてfood Calorie(kcal)もしくはkJで食品エネルギーを記載します。冷暖房の仕様は、特に北米ではBTUに依存します。粒子加速器は衝突エネルギーをTeVで公表します。エルグは天体物理学誌以外では事実上絶滅しており、そこでは歴史的な慣性ゆえに残り続けています。

換算表に潜む罠

• 大文字Cの食品Calorieは1キロカロリーであり、1カロリーではありません。200 Calorieのおやつは小カロリー換算で20万、約837 kJに相当します。
• 電子ボルトはエネルギーであって電圧ではありません。5 MeVの粒子は500万eVの運動エネルギーを持ちます。
• kWhとkWは互換ではありません。前者はエネルギー、後者は仕事率であり、両者は時間という因子で隔てられています。
• BTUの値は定義(IT、熱化学的、平均)によって僅かに異なります。工学では通常IT BTU(1055.06 J)が用いられます。