【電験3種・理論】電力・電力量・熱量の違いと変換式

電力[W]・電力量[Ws, Wh]・熱量[J]とは？違いと変換のための計算式についてまとめました。

電力・電力量・熱量の違い

電力$P[W]$とは、1秒あたりに使用する電気エネルギー量もしくは熱量(J)です。
（※1時間あたりの場合もあり）

電力量Wとは、電力の総使用量。利用時間分だけ使用した電力です。
単位がWsなら秒単位、Whなら時間単位です。

熱量Q[J]とは、熱エネルギーの総量（電力量と同じ）です。

1(W)=1(J/秒)

① 電圧V[V]、電流I[A]のとき、電力P[W]の計算式は次のとおりです。

$P=VI$

② 電力の利用時間が$t[s]$のとき、電力量Wの計算式は次のようになります。
$W=Pt$[Ws]

電力量は「利用時間分だけ消費した電力」を表しています。実際には、秒単位だと扱いにくいので、単位はWh（時間単位）が用いられることが一般的です。

③ 熱量Q[J]と電力量W[Ws]は等しくなります。

$Q[J]=W[Ws]$

ただし、電力量の単位が一般的に用いられる[Wh]の場合、1時間=3600[秒]なので3600倍になります。

$ W[Wh]=3600Q[J]$

消費電力が400Wの電熱器を、1時間20分使用した時の発熱量[kJ]はいくらか。

使用時間は1時間20分＝4800秒

発熱量[kJ]=Wt=400・4800=1920000[J]=1920[KJ]

電熱器により、60kgの水の温度を20K上昇させるのに必要な電力量［kW・h］は。

ただし、水の比熱は4.2kJ／（kg・K）とし、熱効率は100%とする。

60kgの水を20K（＝℃）上昇させるために必要な熱量は以下の式で求められます。

熱量=質量×上昇温度×比熱=60×20×4.2=5040 [kJ]

1[J]＝1[W・s]より、5040 [kJ] = 5040[kw・s]求められているのは電力量［kW・h］なので、1[J]＝1[W・s]＝1/3600[W・h]より電力量［kW・h］=5040/3600=1.4 [kW・h]が正解となります。