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単位あれこれ

2009 - 07/03 [Fri] - 19:15

 他分野を専門とする人間が工学や化学の勉強をすると,その分野では「当たり前」と思われている何気ないところでつまずくことがあります。『単位』もその1つではないでしょうか?例えば,電荷の量を表す単位にクーロン[C]というものがありますが,1クーロンといわれてもそれがどれくらいの量を表しているのか感覚としてピンとはきませんよね。というわけで,今回はジュール[J]を中心に,ちょっとだけ単位についてまとめておこうと思います。

【ジュール[J]】
 熱エネルギの測度。約1 kgの物体を10 cm持ち上げるのに必要なエネルギが1 J。発熱量Hの単位に利用します。

【ワットセカンド[W・s]】
 電気エネルギの測度。電圧1 Vを加えたときに,電荷1 Cが移動したときのエネルギが1 W・s。電力量W の単位に利用します。

 [J]と[W・s]は種類は違えど同じエネルギの単位なので互いに等価です。すなわち[J]=[W・s]。

【ワット[W]】
 1秒間あたりの(消費)電力。電気エネルギの測度である[W・s]から意味は明らかですね。電圧と電流の積で求められます。

【クーロン[C]】
 電荷の量の測度。電流1 Aが1秒間流れたときに,ある断面を通過した電荷の量が1 C。ここで電荷とは,電子が背負っている負の電気のことを表しています。

 以下,関係式を展開していきます。まず前提としてオームの法則(V=I R)があります。ここで V は電圧,I は電流,R は抵抗です。また,電荷をQ ,電力W ,電力量P ,発熱量H とします。

 まず,発熱量と電力量は種類は違えど同じ『エネルギ』を表しているので互いに等価でした。

    

 次に電力量は電圧と電荷の積なので

    

なのですが,電荷はさらに電流と時間の積で表されるので

    

となります。ここでオームの法則を用いることで

    

と変形できて,あの有名な『ジュールの法則』が導出できます。単位は当然,ジュール[J]です。

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プロフィール

管理者

 専門は心理統計学で構造方程式モデリングを中心に探索的分析法の研究をしています。

 ・著書:5冊
 ・翻訳:2冊
 ・査読論文:4本
 ・紀要論文:2本
 ・報告書等:2本
 ・国際発表:5回
 ・国内発表:12回

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