理科

エネルギーと科学（ 2 ）エネルギーの変換
理科

その他の教科事をする能力）」から派生した言葉であり、日常的には機械やものを動かす原動力という意味で使われる。一般的に使われるようになったのは、イギリス『エネルギーの変換』
NHK for Schoolの物理学者トマス・ヤングが 1807 年に用いたのが動画へ GO !

『運動エネルギーと位置エネルギー』
NHK for School『力学的エネルギー』
NHK for School

味するが、社会科学ではエネルギー資源も機械や電気製品、交通機関などを動かす原動力という意味で動画へ GO !

（ 2 ）エネルギーの変換◎理 科：・電流とその利用（電流、電流と磁界）・化学変化とイオン（化学変化と電池）
・運動とエネルギー（力学的エネルギー）『エネルギーの変換』
NHK for School

ギーに分類する方法もある。自然界から直接得られ◎その他の教科：・技術分野…エネルギー変換の技術

る石油や石炭、天然ガス、自然エネルギーなどを「一◆一次エネルギーと二次エネルギー◆エネルギーとは人間はさまざまなものをエネルギー資源としてという。また、一次エネルギーを電気などの使いのことである。ものを動かしたり、ものを温めた

光エネルギー、電気エネルギーなどのさまざまな利用している。石油、石炭、天然ガスなどの化石やすい形に変換したものを二次エネルギーという。

り、まわりを明るくしたりできるのは、エネルギー

すがたで、わたしたちの身のまわりに存在してい燃料や、水力、太陽光、風力など自然から直接得私たちが生活で利用するエネルギーの多くは二次が変換するからである。

る。

ることができるエネルギー資源を一次エネルギーエネルギーである。

エネルギーは、熱エネルギーや運動エネルギー、エネルギーとは、「仕事をすることができる能力」

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◎力学的エネルギー

他のものを動かしたり、変形させたりすることができる◎化学エネルギー

運動エネルギーと位置エネルギーを合わせて力学的エネルギーという◎位置エネルギー

化学反応によって熱や光、電気など他のエネルギーに変わることができる

火薬の爆発

原子核が分裂、または融合する時に放出されるエネルギーのことをいう

エネルギーはほかのエネルギーに変えることができる

まわりを明るくすることができる動エネルギー」に変わることで、走らせることができる。
このように、わたしたちはいろいろなエネルギーを目どの「化学エネルギー」が燃焼によって「熱エネルギー」的に合った形に変えることで、くらしに役立てている。

学習のねらい学習のポイント太陽光

ガソリン・水素

地熱よりも暖かい河川水・下水などの温度差エネルギーや、工場などの排熱といった今まで利用されていなかったエネル

地中熱を利用した地域熱供給システムが導入されている「東京スカイツリータウン ®」（東京都墨田区）

ンプ技術などを活用したり、地域の特性に応じて段階的に©TOKYO-SKYTREETOWN

複数回利用するエネルギーシステムを整備したりすることでエネルギーを効率的に利用し、むだを減らしながら地域などの熱需要に応えることができる。

関連する
ページ

●未利用エネルギーの例②清掃工場の排熱⑥工場排熱③超高圧地中送電線からの排熱⑦地下鉄や地下街の冷暖房排熱④変電所の排熱⑧雪氷熱

ギー」ともよばれ、その総和は常に一定である。こ

位置エネルギー

高い位置にあるものは、位置エネルギーを持っている。この大きさは、同じ高さの場合、物体の重さが重い方がより大きな値となる。また、同じ重さの物体の場合は、より高いところにある方が大きくなる。
元の物質から別の物質に変化することを化学変化と電気やガソリン、都市ガスなどを「二次エネルギー」などの違いにより、決まった結合のエネルギーを持っいう。物質は、分子を構成する原子間の結合の強さ

化学エネルギー◆エネルギーの単位る場合、その差だけエネルギーの出入りがあったことになる。このエネルギーを化学エネルギーという。
応熱といい、熱を発生する反応を発熱反応、吸収する反応を吸熱反応という。

（cal）の 2 つの単位がある。一般的には国際単位（SI単位）であるジュールを使うことが決められている（食・ 1J ＝地球上で約 102g（小さなリンゴぐらいのの物質が持っている結合のエネルギー量に違いがあ

この時に発生、または吸収されるエネルギー量を反エネルギーの単位には、ジュール（J）とカロリーべ物の持つ熱量を表す場合はカロリーが使われる）。ている。化学変化の前後で、反応前の物質と反応後原子核が持つエネルギーを核エネルギーという。ウ核エネルギーランのような重い原子核が分裂して質量数が半分程度の軽い原子核になると、核反応の前後で質量の合計が変わり、反応後の方が軽くなる。この軽くなった分だけエネルギーが放出される。

重さ）の物体を 1m 持ち上げる時の仕事
熱量単位換算表

未利用エネルギーとは？

⑤河川水・海水の熱

ギーは、位置エネルギーとあわせて「力学的エネルれを「力学的エネルギーの保存の法則」という。

未利用エネルギーとは夏は大気よりも冷たく、冬は大気①生活排水や中・下水の熱量により、エネルギーの値が変化する。運動エネルなどギーのことをいう。これらの未利用エネルギーはヒートポ（エネルギーの変換）。たとえば自動車は、ガソリンななどに変わり、そのエネルギーがピストンを動かす「運37
灯油など◎光エネルギー
太陽

精製・加工

◎燃料：
化学エネルギー

光合成◎核エネルギー◎推進：
運動エネルギー

モーターを回したり、電球を光らせたりすることができる

電灯・テレビ

◎燃焼：
熱エネルギー◎摩擦：
熱エネルギー◎電気エネルギー

太陽電池

◎排気：
熱エネルギー

二次エネルギー

都市ガス・LP ガス

トピックス

くそう
ろ・球
電◎回転：
運動エネルギー◎回転：運動エネルギー

原子炉●自動車のエネルギー変換と保存

昇
上の温
気

電気ストーブ・
電熱器

水力

風力

ホタルの発光火力・原子力発電

電気

天然ガス

ウラン

電池を使用

ものの温度を上げることができる『運動エネルギーと位置エネルギー』
NHK for Schoolーターモ◎熱エネルギー

・機
電発 発電
力
水

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燃料
・食料

火おこし器

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二次エネルギー
石炭

石油

電池に充電

重力によって落下し、他のものを動かすことができる

一次エネルギー

ネルギーという。運動エネルギーは早さや物体の質次エネルギー」、一次エネルギーを加工・転換したという。
理 科 ❸ エネルギーと科学◎運動エネルギーエンジン

理 科 ❸ エネルギーと科学『力学的エネルギー』
NHK for School●さまざまなエネルギーとその変換

運動エネルギーなど考えてみよう○エネルギー資源の供給と利用形態 ･･････････････････ P.20
○エネルギー資源の特徴と使われ方 ･･････････････････ P.21
○さまざまな発電方法 ････････････････････････････ P.38 〜 41
○発電方式別発電単価／設備利用率 ･･････････････････ P.38
○未来のエネルギーミックスを考えよう ････････ P.60 〜 61

身のまわりにある電気製品は、どのようなエネルギー変換をしているのか考えてみよう。

➡物理学におけるエネルギーの基本的な概念について理解する。
➡エネルギーにはさまざまな種類やはたらきがあることを理解する。
➡エネルギーの変換と保存について理解する。
➡私たちはエネルギーを変換することで、さまざまな用途に利用していることを理解する。
➡エネルギーとは「仕事をすることができる能力」のことである。
➡私たちの身のまわりに存在しているエネルギーは、さまざまな要因によってお互いにすがたを変えている。
➡エネルギーがすがたを変えるときは、変換の前後でエネルギーの全体量は変わらない（一部が熱などのすがたで大気中に放出される場合がある）。
➡エネルギー（資源）を一次エネルギーと二次エネルギーに分類することができる。

単位名

メガジュール（MJ）キロワット時（kWh）

キロカロリー（kcal）

原油換算キロリットル（原油換算kl）

石油換算トン（石油換算t）

メガジュール12.77778 × 10 ｰ 1

2.38889 × 102

2.58258 × 10 ｰ 52.38846 × 10 ｰ 5キロワット時

3.618.59999 × 102

9.29729 × 10 ｰ 5

8.59845 × 10 ｰ 5

キロカロリー

4.18605 × 10 ｰ 3

1.16279 × 10 ｰ 3

11.08108 × 10 ｰ 7

9.99821 × 10 ｰ 8

原油換算キロリットル

3.87210 × 104

1.07558 × 104

9.25000 × 106

19.24834 × 10 ｰ 1

石油換算トン

4.18680 × 104

1.16300 × 104

1.00018 × 107

1.08127

1◆電気の単位
電圧（V）＝ ―――――●電流（A）
抵抗（Ω）［電流］
アンペア（A）

電気が電線の中を流れる量。電流を研究したアンペールの名前から名付けられた。

［電圧］
ボルト（V）

電流を流そうとする圧力。電池を発明したボルタの名前から名付けられた。 ●電圧（V）＝電流（A）×抵抗（Ω）［電気抵抗］
オーム（Ω）

電気の流れにくさを表す。電気抵抗を発見したオームの名前から名付けられた。

［電力］
ワット（W）

電気によるエネルギー、1 秒間あたり 1 ジュール（Ｊ）のエネルギー。
蒸気機関を発明したワットから名付けられた。

1 時間に使った電力の量を表す。使用された電力量や発電された［電 力 量］
ワットアワー（Wh） 電力量を表す際にも使われる。

科 ❸ エネルギーと科学

エネルギーと科学

一連の動作によりものを動かすエネルギーを運動エ

理科 ❸ エネルギーと科学科◆エネルギーの種類

エネルギーと呼ぶこともある。

理

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物理学では「仕事をすることのできる能力」を意

このエネルギーを、一次エネルギーと二次エネル理

1cal は 4.186 ジュールに相当する。また、ジュー、石油
ル、カロリーは、電力量（Wh）や原油（ l ）（ t ）に相互換算できる。

最初である。

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技 術 分 野 …エネルギー変換の技術

な熱量

エネルギーとはギリシャ語の「エネルゲイア＝（仕動画へ GO !

・電流とその利用（電流、電流と磁界）・化学変化とイオン（化学変化と電池）
・運動とエネルギー（力学的エネルギー）

・ 1cal ＝ 1g の水の温度を 1℃上昇させるのに必要◆エネルギーとは

電圧（V）●抵抗（Ω）＝ ―――――
電流（A）●電力（W）＝電圧（V）×電流（A）●電力量（Wh）＝電力（W）
×時間（h）

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