1日で摂取するエネルギー2000kcalで100Wの電球を何時間ぐらい点灯できるの?

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★科学★
問題:何かが動くとき、変化するとき、エネルギーが必要です。たとえば水を運搬するにはエネルギーが必要です。水の温度が変化するときにも、エネルギーが与えられり奪われたりしているわけですね。
■標準大気圧のとき、水1mlの温度を1度C上げるのに必要なエネルギーは1calぐらいだそうです。500mlの水を20度Cから沸騰させるには、80×500=40000cal=40kcalほど必要なのかな。
■クルマが動くときにはガソリンを焚いたり電気を消費したりします。これらももちろんエネルギーだそうです。電灯をつけるのももちろんエネルギーです。100W(ワット)の電球は1秒あたり100J(ジュール)のエネルギーを使っているそうです。1秒あたり1Jのエネルギー消費、別のいいかたでは「仕事」をすると、1Wになるらしい。Wは時間あたりに消費するエネルギー量、別のいいかたでは「仕事の効率」を表す単位だそうです。
■人間もエネルギーで動いています。摂取するエネルギーは、水泳選手だと1日あたり7000~1万kcalなどと物凄い量になります。寝たきりの御年寄では1000kcalなどという人たちもいます。一般には2000kcal前後なのでしょうか。カツ丼(922kcal)と天丼(552kcal)と親子丼(569kcal)を食べると2000kcalをちょっと越えるぐらいになるらしい*1*2*3。朝昼晩と丼物ではちょっと辛いけど。
■人間は2000kcalのエネルギーを摂取して燃やすと1日は動けるわけですね。では、おなじ2000kcalのエネルギーを100Wの電球に与えると、どのぐらい点灯していられるのでしょうか? 次のうちから近い数字を選んでください。
[い]1時間
[ろ]1日
[は]1週間
[に]1ヶ月
[ほ]1年
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[ろ]1日
説明:参考資料*4によれば、約23時間15分ほど点灯できるそうです。人間の身体と100Wの電球は、ほぼおなじぐらいのエネルギーで動いているんですね。
■1calは4.184Jだそうです。つまり、4.184Jのエネルギーがあれば1mlの水を1度Cほど温度を上げられるわけですね。
■2000kcalは約8368kJになります。836万8000Jです。100Wの電球では1秒あたり100Jずつ使います。8万3680秒ほど使えるのかな。これは1日の秒数8万6400秒に近い値です。
■おなじ2000kcalで20度Cの水を沸騰させるとすると、25L(リットル)が熱湯にできるらしい。2000kcalはなんだか小さなエネルギーのような気もします。摂取カロリー7000kcalの水泳選手だと87.5Lも沸騰させられるぐらい食べているらしい。あいつら凄いな。
■なお、食品に含まれるエネルギーの量は、 食品を燃やして発生する熱エネルギーの量、 熱量として測ることができるそうです。とはいえ、人は摂取した食品のすべてを消化・吸収しているわけではないらしい。実際に食品に表示される値は、人がその食品から消化・吸収できるエネルギーの量として補正されているとのこと。タンパク質では1g(グラム)あたり4kcalとか、脂肪では9kcalといわれるのは補正後の数字のようですね。
■ちなみに、電気代を計算してくれるHPによれば、100Wの電球を消さずに1ヶ月つけっぱなしにすると、1500円あまりかかるらしい。人間の食費のほうがずっと高額になります。あたりまえか。
◆参考*1:HP「カツ丼のカロリー - 簡単!栄養andカロリー計算」
http://www.eiyoukeisan.com/calorie/gramphoto/zryouri/katudon.html
◇*2HP「天丼のカロリー - 簡単!栄養andカロリー計算」
http://www.eiyoukeisan.com/calorie/gramphoto/zryouri/tendon.html
◇*3HP「親子丼のカロリー - 簡単!栄養andカロリー計算」
http://www.eiyoukeisan.com/calorie/gramphoto/zryouri/oyakodon.html
◇*4雑誌「エネルギー 『カロリーとジュール』のちがいは?」Newton (ニュートン) 2012年 7月号126~127頁、ニュートンプレス
◇*5HP「電気代計算君 - 電気代とCO2(二酸化炭素)排出量の計算結果」
http://kunisan.jp/denki/denki.shtml?TYPE=LIGH&POWER=100&HOUR=24

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この記事へのコメント

ねこのひげ
2012年06月27日 06:37
100Wの電球と人間が一緒とは・・・・
なんだかおかしいような悲しいような・・・・・
ねこのひげ様<素町人
2012年06月27日 07:39
コメントをありがとうございます。

 人間は、とても効率のいい存在なのかもしれませんね。
 真冬でも36度C~37度Cの体温を24時間維持しています。そのあいだに仕事をし、遊びもしています。

 白熱電球はほとんどが熱として放出され、いわば暖房器具のようなものらしい。発光体としてはあまり効率がよくありません。
 LED電球ならおなじエネルギーで白熱電球の8倍ぐらい明るくなるらしい。できることなら、LED電球並みに輝きたいものですが。
(^^;)

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