kWh から cal への換算 キロワット時 ↔ カロリー（熱化学） 無料 オンライン 安全

キロワット時からカロリーへ：物理実験室の電気加熱

学校や大学の物理は、熱をカロリーで測ります。カロリーが、一グラムの水を一度温める熱量として定義されたからです。一方、電気ヒーターには、キロワット時で料金を払います。投げ込みヒーターに電力を供給し、使った電気エネルギーと水が得た熱を比べたい学生は、二つの間を換算しなければなりません。kWh を cal に換算するには、860,421 を掛けます。1 kWh は 860,421 カロリー、0.5 kWh は 430,210、0.01 kWh は 8,604 です。上の計算機は入力に合わせて掛け算を行い、下の節では、これらの数値が熱量測定、熱力学、そしていくつかの家庭での確認で何を意味するかを示します。

このページには、計算例を添えた規則、各単位の紹介、比較、実験室と実用の長い事例の連なり、そしてよくある間違いが載っています。計算はブラウザ内で行われ、入力した内容がどこかに送られることはありません。商用電源を使う実験は、必ず監督のもとで、適切な器具を使って行ってください。

kWh を cal に換算する方法：860,421 を掛ける

規則

一熱化学カロリーはちょうど 4.184 ジュールで、一 kWh はちょうど 3,600,000 ジュールなので、一 kWh は 860,420.65 カロリーを含みます。kWh を cal に換算するには、kWh に 860,421 を掛けます。0.1 kWh は 86,042 カロリー、2 kWh は 1,720,841、25 kWh は 21,510,516 になります。戻すには、カロリーを 860,421 で割ります。

カロリー、キロカロリー、そして Calorie

このページでは、小カロリー、記号 cal を使います。キロカロリーはその千倍で、大文字の C で始まる食品の Calorie は、キロカロリーです。キロカロリーが必要なら、結果を 1,000 で割ってください。1 kWh は 860.4 kcal、3 kWh は 2,581 kcal です。

計算例

一時間つけた 100 ワットの電球は、0.1 kWh、つまり 86,042 カロリーを使っています。500 W の実験室の投げ込みヒーターを 10 分間動かすと、0.0833 kWh、つまり 71,702 カロリーを供給します。60 Wh のノートパソコンのバッテリーは、51,625 カロリーを蓄えています。

簡単な妥当性の確認

カロリーでの結果は、kWh の数値の 800,000 倍以上になります。「kWh を cal に換算」する計算で、出発点より小さな数値が出たなら、掛けずに割っています。

キロワット時

メーターの単位

キロワット時は、一キロワットの負荷が一時間に使うエネルギーで、ちょうど 3.6 メガジュールです。電気が売られる単位であり、バッテリーパックが定格される単位でもあります。

使われる場面

請求書、メーター、家電のラベル、バッテリーの容量です。

カロリー

教室の熱の単位

熱化学カロリーは 4.184 ジュールと定義され、一グラムの水を摂氏一度温めるのに必要な熱量に近い値です。古い教科書、化学のデータ表、熱量計のマニュアルは、いまもこれを使い、キロカロリーと並べることもよくあります。

使われる場面

物理と化学の教育、熱量測定、古い熱の表です。

kWh 対カロリー

一 kWh は 860,421 カロリーに等しいので、カロリーでの数値は、同じエネルギーの kWh と比べて途方もなく大きくなります。キロカロリーでは、係数は 860.4 です。十分の一 kWh は 86,042 カロリーで、四分の一 kWh は 215,105 です。同じエネルギーを測っていて、違うのは単位の大きさだけです。

換算は厳密です。いちばんよくある罠は、カロリーとキロカロリーを混同することで、結果が千倍変わってしまいます。

換算が現れる場面

電気熱量測定

標準的な学校の実験では、ヒーターが既知の質量の水を温め、メーターが電気エネルギーを記録します。12 V、3 A のヒーターを 300 秒動かすと、10,800 ジュール、つまり 2,581 カロリー、あるいは 0.003 kWh を供給します。200 g の水が 11 °C 温まれば、2,200 カロリーを得るので、電気エネルギーの約 85 パーセントが水に届いたことになります。「kWh を cal に換算」する計算は、メーターの読み取り値を、温度計と同じ尺度に載せます。

測定によるやかんの加熱

2.2 kW のやかんが、一リットルの水を 20 から 100 °C に温めるのに 3 分 45 秒かかると、0.1375 kWh、つまり 118,308 カロリーを使います。水が得たのは 80,000 カロリーなので、このテストでやかんの効率は約 68 パーセントで、残りはやかん本体と空気に失われました。

電気の言葉で見る比熱

1 kg の銅を 100 K 温めるには、9,200 カロリー、つまり 0.0107 kWh が必要です。水で同じことをするには、100,000 カロリー、つまり 0.116 kWh が必要で、水が金属に比べてなぜこれほど多くの熱を蓄えるかがわかります。

ジュールと熱の仕事当量

1840 年代に、ジェームズ・プレスコット・ジュールは、落下する重りで駆動する羽根車で水をかき混ぜ、ごくわずかな温度上昇を測りました。彼の結果は、カロリーあたり 4.1 から 4.2 ジュールの間に収まりました。現代の慣行は値を 4.184 に固定しているので、一 kWh は 860,421 カロリーを含みます。したがって、「kWh を cal に換算」する計算は、実験ではなく定義に基づいています。

人体の熱容量

体重 70 kg の成人の比熱は約 0.83 cal/g·°C なので、体を一度上げるには 58,100 カロリー、つまり 0.0675 kWh が必要です。体は発熱のときにこれを行いますが、コンセントから電力を引くのではなく、燃料を燃やして行います。小さな kWh の数値は、発熱が実際にはどれほど少ないエネルギーしか関わらないかを示しています。

空気と、それを温めるエネルギー

1.2 kg/m³ の空気の比熱は 0.24 cal/g·°C なので、一立方メートルは一度あたり 288 カロリーを必要とします。したがって一 kWh は、ほぼ 3,000 立方メートルの空気を一度温めます。典型的な 60 m³ の部屋を 10 度温めるのに、空気そのものには 0.2 kWh しか要らず、ヒーターの仕事の残りは壁や家具に使われます。

建築材料での蓄熱

10 m² で厚さ 20 cm のコンクリートの壁は、重さが約 4,800 kg、比熱が 0.21 cal/g·°C なので、一度あたり 1,008 kcal を蓄えます。5 度の変動では 5,040 kcal、つまり 5.9 kWh を蓄えます。これが、日々の温度変化をならす熱容量です。

金属を溶かす

1 kg のアルミニウムを 20 から 660 °C まで溶かすには、加熱に 137,600 カロリー、溶融にさらに 94,900、理想的な場合で合計およそ 232,500 カロリー、つまり 0.27 kWh かかります。実際の炉は、損失のため二、三倍を必要とします。「kWh を cal に換算」する計算は、どんな炉も超えられない下限を与えます。

ボンベ熱量計

ボンベ熱量計は、試料を酸素中で燃やします。標準物質である安息香酸一グラムは、6,318 カロリー、つまり 0.00734 kWh を放出します。同じ試料を燃やして装置を校正し、結果は グラムあたりのカロリーか、ジュールで引用されます。

カロリーで見る水素

水素は、低位発熱量で一グラムあたり約 120 kJ を放出し、これは 28,700 カロリー、0.033 kWh です。したがって、水素の一 kWh の重さは 30 g です。化学の表はこのような数値を、グラムあたりのカロリーや、モルあたりのキロカロリーで示し、手早い kWh から cal への換算が、それらを電力工学の尺度に直します。

デュロン・プティの法則

1819 年に、デュロンとプティは、多くの固体元素が、一モルを一度温めるのに約 6 カロリーを必要とすることに気づきました。現代の理論は 3R を与え、それは 5.96 cal/mol·K です。銅では、63.5 g に 0.092 を掛けて 5.84 になります。そのような元素一モルを 100 K 温めるには、約 596 カロリー、つまり 0.0007 kWh が必要です。

鋼のブロックの熱容量

一トンの鋼は、0.107 cal/g·°C で、100 度温めるのに 10.7 百万カロリーを必要とします。それは 12.4 kWh です。鍛造炉や熱処理炉が 800 度まで上げるには、炉壁や排気の損失を除いても、金属だけで約 97 kWh が必要です。

フィートポンドとカロリー

技術者は、フィートポンド重でエネルギーに出会うかもしれません。一 kWh は 2.655 百万 ft·lbf で、一カロリーは 3.086 ft·lbf です。一ポンドの重りを 778 フィート持ち上げるには、約 252 カロリーが必要です。古典的な熱の仕事当量は、同じ考え方を古い単位で表したものです。

頭の中での近道

kWh を cal に頭の中で換算するには、kWh に 860 を掛けてキロカロリーにします。3 kWh × 860 = 2,580 kcal で、正確な 2,581 に対する値です。誤差は 0.05 パーセント未満です。小カロリーには、キロカロリーの数値に零を三つ付けます。

三種類のカロリー

熱化学カロリーは 4.184 J です。国際蒸気表カロリーは 4.1868 J で、15 度カロリーは約 4.1855 J です。一 kWh は、860,421 熱化学カロリー、859,845 国際蒸気表カロリー、860,112 十五度カロリーを含みます。0.07 パーセントの差は、教室の作業では目に見えません。

表計算の数式

表計算では、A 列に kWh を入れ、B 列に、カロリー用の =A2*860420.65 か、キロカロリー用の =A2*860.42065 を使います。逆方向には =B2/860420.65 です。kWh に 3.6 を掛ける列は MJ を与え、手早い突き合わせになります。

実験レポートでの丸め

電力量計は kWh を三、四桁で示し、温度計は温度を十分の一度まで示します。カロリーも同じ桁数で引用してください。0.0833 kWh は 71,700 カロリーであって、71,702 や 71,702.4 ではありません。余分な桁は、採点者の赤ペンを招きます。

覚えておきたい目安

1 kWh は 860.4 kcal。十分の一 kWh は 86 kcal。10 kWh は 8,604 kcal。100 kWh は 86 Mcal。一 MWh は 860 Mcal、0.86 Gcal。小カロリーでは、これらそれぞれに零を三つ付けます。これらの目安があれば、kWh を cal に換算する暗算のほとんどが可能です。

基準のはしご

0.005 kWh：4,302 cal。0.02 kWh：17,208 cal。0.075 kWh：64,532 cal。0.4 kWh：344,168 cal。1.5 kWh：1,290,631 cal。6 kWh：5,162,524 cal。12 kWh：10,325,048 cal。このような表があれば、どんな計算機の出力もすばやく試せます。

逆算による確認

「kWh を cal に換算」した結果を確かめるには、答えを 860,421 で割ります。0.4 kWh が 344,168 cal になったなら、344,168 / 860,421 = 0.4 です。二つ目の確認は大きさです。カロリーの数値は、kWh の数値より六桁多くなければなりません。

MJ や BTU との関係

一 kWh は 3.6 MJ、860.4 kcal、3,412 BTU です。一 BTU は 252 カロリーです。したがって 10,000 BTU は 2.52 百万カロリー、2.93 kWh です。三つの単位はすべて同じ熱を言い表していて、「kWh を cal に換算」する計算は、名前を付け替えるだけです。

計算例

あるクラスが、150 W のヒーターで 400 g の水を 18 から 58 °C に温めます。水は 400 × 40 = 16,000 カロリーを得ます。損失がなければ、150 W のヒーターがそれを供給するのに 446 秒かかりますが、クラスは 560 秒動かしました。電気の入力は 0.0233 kWh、つまり 20,076 カロリーなので、効率は 80 パーセントです。

一つの答えへの二つの道筋

kWh からカロリーへは、860,421 で直接進むことも、ジュールを経由して、3.6 百万に 1 / 4.184 を掛けることもできます。キロカロリーには、3.6 × 239.006 = 860.4 の MJ の道筋をとります。二つの道筋が食い違うなら、数字のどれかを書き写し間違えています。

熱の貯蔵庫としての水

一キロワット時は、860 kg の水を一度温めます。十 kWh なら、一立方メートルを 8.6 度温め、1.16 kWh なら一度温めます。200 リットルの温水シリンダーを 40 度温めると、8,000 kcal、つまり 9.3 kWh を蓄え、そのようなタンクが熱の電池として働く理由です。

身近な材料の比熱

グラムあたり一度あたりのカロリーでは、水 1.00、エタノール 0.58、氷 0.50、水蒸気 0.48、空気 0.24、アルミニウム 0.215、コンクリート 0.21、鉄 0.107、銅 0.092、水銀 0.033、鉛 0.031 です。数値が低いほど、一キログラムを一度上げるのに要する電気は少なくなります。その数値に質量と温度上昇を掛ければカロリーが得られ、860,421 で割れば kWh になります。

融解と沸騰

一グラムの氷を溶かすには 79.7 カロリー、一グラムの水を沸騰させるには 539 カロリーが必要です。したがって 1 kg の氷を溶かすには 79,700 カロリー、つまり 0.0926 kWh、1 kg の沸騰した水を蒸発させるには 539,400 カロリー、つまり 0.627 kWh が必要です。一 kWh で、10.8 kg の氷が溶けるか、1.6 kg の水が蒸発して消えます。

氷熱量計

1782 年と 1783 年に、ラヴォアジエとラプラスは、熱が溶かす氷の量で熱を測りました。ある反応が 50 g の氷を溶かせば、それは 3,985 カロリー、約 0.0046 kWh を放出したことになります。この方法は遅く、電子センサーに取って代わられましたが、熱を水や氷への効果で測るという発想は、あらゆる熱量計に生き続けています。

熱湯と冷水を混ぜる

80 °C の水 200 g と 20 °C の水 300 g を混ぜると、結果は 44 °C に落ち着きます。熱い水は 7,200 カロリー、つまり 0.0084 kWh を手放し、冷たい水がそれを受け取りました。こうした練習問題はエネルギー保存を教え、「kWh を cal に換算」する計算が、それらを電気ヒーターに結びつけます。

熱量計の水当量

熱量計の容器も熱を吸収します。0.092 cal/g·°C の 100 g の真鍮のカップは、9.2 g の水のように振る舞います。学生は、熱量を求める前に、これを水の質量に加えます。10 K の上昇では 92 カロリー、つまり 0.0001 kWh で、kWh ではわずかですが、200 g の水を使うなら、結果のおよそ 4 パーセントになります。

抵抗器でのジュール熱

2 アンペアを流す 100 オームの抵抗器は、400 W を消費します。一分間に、24,000 ジュール、つまり 5,736 カロリー、0.00667 kWh を放出します。そのすべてが熱になるので、これは最も単純な熱量測定の熱源で、kWh での電気エネルギーは、カロリーでの熱を 860,421 で割ったものに等しくなります。

kWh を cal に換算する値の追加例

さらに長い換算の一覧

必要な値が最初の一覧にない場合は、次の換算が近くてそのまま読み取れるかもしれません。

• 0.1 kWh = 86,042.1 cal
• 0.5 kWh = 430,210 cal
• 3 kWh = 2,581,262 cal
• 4 kWh = 3,441,683 cal
• 7 kWh = 6,022,945 cal
• 15 kWh = 12,906,310 cal
• 20 kWh = 17,208,413 cal
• 75 kWh = 64,531,549 cal
• 200 kWh = 172,084,130 cal
• 500 kWh = 430,210,325 cal
• 2,000 kWh = 1,720,841,300 cal
• 10,000 kWh = 8,604,206,501 cal

「kWh を cal に換算」する計算でのよくある間違い

カロリーかキロカロリーか

係数 860 はキロカロリーに、860,421 は小カロリーに当てはまります。エアコンに書かれた「2,500 カロリー」というラベルは、ほぼ必ず毎時のキロカロリーを意味します。

出力とエネルギー

1 kW のヒーターは一時間に 860 kcal を放出しますが、一時間動かしたヒーターは 1 kWh を使ったことになります。kcal/h での割合は出力で、kcal での量はエネルギーです。

すべてのエネルギーが試料に届くと考える

電気ヒーターはエネルギーを熱として与えますが、試料が受け取るのはその一部だけです。メーターの kWh の数値は、水が得たカロリーより必ず大きく、その比が効率です。

簡単な答え

kWh を cal に換算するにはどうしますか？

kWh に、カロリーなら 860,421 を、キロカロリーなら 860.4 を掛けます。

1 kWh は何カロリーですか？

860,421 カロリーで、これは 860.4 kcal です。

3 kWh は何 kcal ですか？

2,581 kcal です。

1,000 kcal は何 kWh ですか？

1.162 kWh です。

入力した数値は端末の外に出ますか？

いいえ、計算はお使いのブラウザ内で行われます。

ほかのページとまとめ

ほかのエネルギー換算については、kWh から J への変換、kWh から BTU への変換、J から cal への変換、cal から J への変換、km から mi への変換、mi から km への変換、°C から °F への変換、°F から °C への変換、MPG（米国）から MPG（英国）への変換をご覧ください。逆方向は cal から kWh への変換です。

まとめると、「kWh を cal に換算」する計算は、860,421 を一回掛けて、結果の横に単位を書くことです。数値はローカルで計算され、アカウントもアップロードも必要ありません。