エネルギーの基本単位は何ですか？仕事、熱量、エネルギーの関係は？
エネルギーのSI単位はジュールで、記号はJ、英国の物理学者ジェームズ・ジュールにちなんで名付けられました。1J=1N·m=1W·s=1kg·m²/s²（1ニュートンの力で1メートル押したときの仕事、または1ワットの仕事率で1秒間に放出されるエネルギー）。仕事、熱量、エネルギーは本質的に同じ物理量で、シーンによって現れ方が異なるだけです：力学では仕事（W=Fs）、電気では電力量（W=Pt=UIt）、熱学では熱量（Q=cmΔT）、栄養学ではカロリーと呼ばれ、いずれもジュールまたはカロリーで計測されます。
電気1kWhは何ジュールですか？何大カロリーですか？
電気1kWh=1キロワット時=1000W×3600s=3,600,000J=3600kJ≈860 kcal(大カロリー)。これは電気代計算と電力量計測で最もよく使われる換算関係です。1kWhの電力量で1馬力のエアコンを約1時間稼働させ、10WのLEDライトを100時間点灯させ、スマートフォンを約80回充電し、電気自動車を約5~8キロ走行させることができます。1kWhの熱量≈860kcalで、電気温水器で1リットルの水を20°Cから100°Cに沸かすには80kcal≈0.093kWhが必要です。
カロリーcal、キロカロリーkcal、大カロリーの関係は？食品パッケージに書かれている「カロリー」はどれですか？
1 cal（小カロリー/カロリー）=1グラムの水を1°C上昇させるのに必要な熱量≈4.184J；1 kcal（キロカロリー）=1000cal=4184J=4.184kJ=1大カロリー。栄養表示に書かれている「Calories」（大文字のC）は実際にはすべてkcal大カロリーです：成人女性の基礎代謝は約1200~1400大カロリー/日、男性は1500~1800大カロリー/日；ご飯1杯は約200大カロリー、卵1個は約70大カロリー、ランニング1時間で約500~700大カロリーを消費します。食品パッケージの「Calories 250」は250大カロリー=250kcalで、250小カロリーではありません！
キロジュールkJと大カロリーkcalはどう換算しますか？食品パッケージになぜ両方が記載されているのですか？
1 kcal≈4.184 kJ、逆に1 kJ≈0.239 kcalです。中国、EUの食品表示ではkJとkcalの両方の記載が義務付けられており、米国ではCalories(大カロリー)が記載されています。例えばビスケット1袋に「エネルギー2000kJ/100g」と表示されている場合≈2000÷4.184≈478大カロリー/100g；コーラ1缶は約140kcal≈586kJです。栄養計算では：たんぱく質4kcal/g、炭水化物4kcal/g、脂質9kcal/g、アルコール7kcal/gで、4.184をかけるとkJになります。
BTUとは何の単位ですか？空調でなぜBTUがよく使われるのですか？
BTU（British Thermal Unit、英国熱量単位）は1ポンドの水を1°F上昇させるのに必要な熱量と定義され、1 BTU≈1055J≈0.252kcal≈0.293Whです。エアコン、ガスストーブ、暖炉、給湯器などの空調設備では、北米、英連邦諸国でBTU/h（1時間あたりのBTU）で冷房・暖房能力を表すのが一般的です：1馬力(1HP)エアコン≈9000BTU/h≈2.5kW冷房能力；1トンエアコン(Ton)=12000BTU/h≈3.5kW；家庭用ガスコンロは通常10000~15000BTU/バーナーです。
Wh、mAhの関係は？電池容量をエネルギーに換算するには？
Wh（ワット時）=電圧(V)×容量(Ah)=仕事率×時間で、電池に蓄えられる総エネルギーです。スマートフォンの電池は一般的に10~15Wh（3.8V×3000~4000mAh）、ノートPCは45~90Wh、電気自動車は40~100kWhです。換算時の注意点として、mAhは電荷の単位でありエネルギーではないため、電圧をかけて初めてエネルギーになります：Wh=V×mAh/1000。例えば10000mAhのモバイルバッテリー(3.7V)=37Whで、飛行機への持ち込み制限は100Wh（3.7Vで約27000mAh）です。
馬力時PS·hとHP·hとは何ですか？どちらが仏馬力でどちらが英馬力ですか？
PS（Pferdestärke、仏馬力/メートル馬力）=75kgf·m/s≈735.5W；HP（Horsepower、英馬力/機械馬力）=550ft·lbf/s≈745.7W。1 PS·h=735.5W×3600s≈2.648×10⁶J≈2.648MJ≈0.7355kWh；1 HP·h≈2.685MJ≈0.7457kWh。中国、ヨーロッパ、日本では仏馬力PSが一般的で、英米では英馬力HPが使われ、両者の差は約1.4%です。自動車のエンジン出力はkWまたはPS/HPで表記されることが多く、燃費はL/100kmまたはMPG(マイル毎ガロン)で表され、エネルギー換算はエンジン効率計算に利用できます。
運動エネルギー、位置エネルギー、電気エネルギー、化学エネルギー、核エネルギーのエネルギー数量級はどのようになっていますか？
1Jはおおよそりんご1個(100g)を1メートル持ち上げるのに必要なエネルギー；1kJは1kgの物体を約102メートル持ち上げる位置エネルギー；1kcalは1kgの水を1°C上昇させることができ；1kWh=電気1kWhで10W LEDを100時間点灯させることができ；ガソリン1リットルは約32MJ≈8.9kWh≈7700kcal；TNT火薬1kgの爆発は約4.2MJ；ウラン235 1kgの核分裂は約83TJ≈2300万kWh（石炭2000トン以上に相当）；物質1グラムが完全に変換されるとE=mc²≈9×10¹³J≈2500万kWhになります。
運動で消費する大カロリーはどう試算しますか？
概算（体重60~70kgの成人の場合）：早歩き(5km/h)は約300大カロリー/時間、ジョギング(8km/h)は約500~600大カロリー/時間、速いランニング(12km/h)は約700~850大カロリー/時間、サイクリング(15km/h)は約350大カロリー/時間、水泳は約500~700大カロリー/時間、縄跳びは約700大カロリー/時間、ヨガは約200大カロリー/時間、家事は約150~250大カロリー/時間。人体のエネルギー利用効率は約20%~25%で、機械的出力が100~200Wのとき、消費する熱量は500~800Wに相当します。
一般的な食品のカロリー（大カロリーkcal）はどのくらいですか？
参考値（100gあたり）：野菜15~50大カロリー（きゅうり15、トマト18、にんじん37、じゃがいも77）；果物30~90大カロリー（りんご52、バナナ89、アボカド160）；主食のご飯116、麺110、饅頭223、パン265；肉・卵：鶏むね肉165、牛肉190、豚肉(赤身)143、(バラ)395、卵144、サーモン208；お菓子：ポテトチップス540、チョコレート550、ビスケット450~500；飲料：コーラ43/100ml、ビール43/100ml、白酒230~300/100ml；油脂は約900大カロリー/100g。ご飯1杯(150g 炊飯後)≈175大カロリー。
電気代はkWhからどう計算しますか？
電気代=消費電力量(kWh)×電気料金(円/kWh)。日本の家庭向け電気料金は約20~30円/kWh程度です。電化製品の消費電力量=仕事率(kW)×使用時間(h)。例：1.5馬力エアコンの冷房仕事率は約1.2kWで、8時間つけっぱなしにすると消費電力=1.2×8≈9.6kWh≈200~300円；2000Wの電気温水器で1時間加熱すると2kWh≈40~60円；ルーター10Wの1ヶ月の電気代=0.01×24×30≈7.2kWh≈150~200円；50インチテレビ100Wで2時間視聴すると0.2kWhです。待機電力にも注意が必要で、多くの家電は待機時1~5Wで年間数kWh消費します。
このツールはどのエネルギー単位に対応していますか？なぜeV、erg、ft·lbがないのですか？
このツールは9つのエネルギー単位に対応しています：J、kJ、Wh、kWh（電気）、cal、kcal（大カロリー）、BTU、PS·h（仏馬力時）、HP·h（英馬力時）で、物理、電力、栄養、空調、自動車工学の日常シーンの90%以上をカバーしています。eV（電子ボルト=1.6×10⁻¹⁹J）は素粒子物理学、半導体のバンドギャップに使われる専門的な物理単位；erg（エルグ=10⁻⁷J）はCGS単位系の古い単位で、工学ではほとんど使われなくなりました；ft·lb（フィートポンド=1.356J）は英語圏の仕事の単位ですが、日常のエネルギー・熱量シーンではBTUとHP·hで主な英語圏のニーズはカバーされています。今後高い需要があれば追加を検討します。
