ワットとは何か?
ワットとは、電気・光・熱をつなぐ “共通の物差し”です。
私たちは日常の中で「ワット(W)」という単位をよく目にします。
電球60W、太陽光1000W/㎡、人体60W……。
これらは一見まったく別の現象のようですが、実は すべて同じワット で表すことができます。
◆ワットは「単位時間にエネルギーが流れる量」
ワット(W)は、
1秒あたりにどれだけエネルギーが流れるか(J/s) を表す単位です。
具体的には、1秒間に1ジュールのエネルギーが移動することを示します。
電気のワット → 電気エネルギーの流量
太陽光のワット → 電磁波エネルギーの流量
人体のワット → 熱エネルギー(主に赤外線)の流量
エネルギーの“形”は違っても、
エネルギーが流れる速さという点では同じ土俵で比較できるます。
電球60Wも、太陽光1000W/m²も、人体60Wも、
すべて単位は J/s(ジュール毎秒) です。
◆(1)窓に降り注ぐ太陽光のエネルギー
晴天の正午、地表に届く太陽光はおよそ:
夏:1000 W/m²
冬:600~800 W/m²
つまり、
1平方メートルの窓に毎秒1000ジュールのエネルギーが降り注ぐ
ということになります。
* 太陽光1000 W/m²は、1時間で何 kcalになるか、計算してみます。
1000 W = 1000 J/s
1時間 = 3600秒
1000×3600=3,600,000 J
これを kcal に変換:
3,600,000/4184=約860 kcal
になります。
太陽光が1000Wということは、1kWの電気ストーブと同じなので、
1 m² の窓に、1kWの電気ストーブを点けていることになり、
そりゃ暑いわけです。
(2)人体の熱エネルギー
* 人体へのエネルギーの入力は食べ物のカロリー
人間の体に入ってくるエネルギー源は、食べ物のカロリーです。
どんなに控え目に見ても、毎日最低1500 kcal は食事から摂取しています。
* エネルギーの出力は体からの放熱
人間は体温(約37℃)を保つために、
次の方法で熱を外へ逃がしています。
放射(赤外線)
対流(空気を温める)
伝導(触れた物へ熱が移る)
蒸発(汗・呼気)
このうち、
放射だけでも約60W
その他(対流・蒸発・伝導)で約40W
合計すると 約100W の熱を放出しています。
*100W の熱放出は、1時間で何 kcal?
100W をジュールに直す:
100×3600=360,000 J
ジュールを kcal に変換:
360,000/4184=86 kcal
1時間で約86 kcal
1日(24時間)では:
86×24=2064 kcal
約2000 kcal です。
これは、食事からの得られる 1500 kcal/日 とほぼ一致します。
(以上、中学理科に丁度良い課題でした)

