よぉ、桜木建二だ。今回は様々な「エネルギー保存の法則」について解説していくぞ。物理の勉強をしたことがあるならば、必ず「エネルギー保存の法則」という言葉を耳にしたことがあるはずだ。この法則を用いることで、物理現象を直感的にとらえることができる上に、自分が求めようとしている解へと至る計算の量を少なくすることができる。ぜひとも、この記事を読んで、「エネルギー保存の法則」を理解してくれ。
塾講師として物理を高校生に教えていた経験もある通りすがりのぺんぎん船長と一緒に解説していくぞ。
解説／桜木建二
「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。
ライター／通りすがりのペンギン船長
現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻しており、物理学も幅広く勉強している。塾講師として物理を高校生に教えていた経験から、物理の学習において、つまずきやすい点や勘違いしやすい点も熟知している。
エネルギー保存の法則とは？
物理学や化学を学んでいると、様々なエネルギー保存の法則を見たことがあると思います。例として、熱力学第一法則や力学的エネルギー保存則などが挙げられますよね。これらのエネルギー保存則は、いずれも、「ある仕切られた領域(系)への影響が全くない場合、その内部でいかなる反応が生じても、領域内(系内)のエネルギーの総和は変化しない」というものです。
言い換えれば、「エネルギーが消えることや、無から生じることは絶対にない」ということですよね。このことからエネルギー保存の法則は、エネルギー不滅の法則とも呼ばれています。エネルギー保存の法則は非常に理解しやすい式で表現できることから、様々な分野で積極的に用いられる法則です。
桜木建二
エネルギー保存の法則は、「エネルギーのインプット(入力)とアウトプット(出力)は必ず等しい」とも表現できるな。
多種多様なエネルギー
エネルギー保存の法則について詳しく考える前に、エネルギーそのものについて復習しましょう。エネルギーは、運動エネルギー、ポテンシャルエネルギー、熱エネルギー、光エネルギーなどに分類されますよね。これは、相互に変換することができます。そして、これらのエネルギーは、同じ次元の単位を持つのです。エネルギーの単位として、J(ジュール)、cal(カロリー)、eV(電子ボルト、エレクトロンボルト)などが広く用いられていますよ。
実は、質量もエネルギーとして扱うことができます。これは、アインシュタインが発表した「質量とエネルギーの等価性」に基づいており、核反応の説明などで用いられますよ。
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多くの人が勘違いする「重量」と「質量」を理系ライターがわかりやすく解説 – Study-Z ドラゴン桜と学ぶWebマガジン
桜木建二
身の回りには、どのような形態のエネルギーが存在するのかを考えてみると、わかりやすいぞ。
＼次のページで「熱力学第一法則」を解説！／
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