テラジュールからカロリーへの換算

テラジュール（TJ）について

テラジュール は、1000 ギガジュール、すなわち 1 兆 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は TJ です。国が自国の エネルギー を計上するときの単位であり、工学の カタログ よりも公式統計にはるかに多く現れます。機械ではなく、町の 1 年ぶんの消費に合わせて刻まれた大きさだからです。

国際的な エネルギー 計算はこの単位で回っています。国際 エネルギー 機関は各国の エネルギー 収支を テラジュール で公表し、国際連合の気候枠組みに提出される温室効果 ガス 目録も、燃料の使用量を同じ単位で報告します。排出係数もそれに合わせて示されます。都市 ガス を 1 テラジュール 燃やすと 二酸化炭素 が およそ 56 トン、軽油 では およそ 74 トン、石炭 では およそ 95 トン 出ます。これで エネルギー の数値がそのまま排出の数値になります。

発電もここで語られます。3 メガワット の風力発電機は、現実的な設備利用率で年に およそ 33 テラジュール を生みます。大型船 1 隻ぶんの液化天然 ガス の積み荷は 3800 テラジュール 近くを抱えており、だからこそ 1 回の輸送で小国の ガス 需要を数週間まかなえます。いっぽう系統規模の蓄電池は、いまなお 1 テラジュール の何分の 1 という単位で測られています。

破壊のエネルギーもこの尺度に届きます。TNT 1 キロトン はちょうど 4.184 テラジュール にあたるので、広島に投じられた爆弾は およそ 63 テラジュール を放ちました。マグニチュード 5 の地震はおよそ 2 テラジュール の地震波エネルギーを放射し、マグニチュード が 1 上がるごとにその量は およそ 32 倍になります。マグニチュード 7 の地震が マグニチュード 5 の 1000 倍にあたるのはそのためです。

この単位は、エネルギー の語られ方の境目も示します。これより下では、量は建物と車両と機器のものであり、話題は効率です。これ以上になると、量は政策のものになります。燃料の輸入、助成の仕組み、排出目標、系統の計画です。測っている物理は同じですが、テラジュール は会話が技術のものであることをやめ、政治のものになる場所なのです。

テラジュール の上では、階段は国の部門ごとに使う ペタジュール へ、さらに世界の合計に使う エクサジュール へと続きます。世界の一次 エネルギー 消費は年に 600 エクサジュール あまりです。この階段を下へ読み替えるのは、そのつど小数点を 3 桁ずらすだけの作業です。

1 テラジュール は、1 兆 ジュール、およそ 277.8 メガワット時、およそ 239 ギガカロリー に等しくなります。

カロリー（cal）について

カロリーは、4.184 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は cal です。もともとは水 1 グラム の温度を 1 セルシウス度 上げるのに必要な熱として定められました。SI の単位ではありませんが、食べ物と熱が語られる場面ではほとんどどこでも生き残っています。

当初の定義は扱いにくいものでした。答えが出発点の温度によって変わるからです。水を 14.5 度から 15.5 度へ温めるには、19.5 度から 20.5 度へ温めるよりわずかに多くの熱が要ります。そのため、15 度 カロリー、平均 カロリー、国際蒸気表 カロリー など、いくつもの競合する カロリー が存在しました。現在用いられる熱化学 カロリー は、ちょうど 4.184 ジュール と単純に定義されており、水とのつながりを完全に断ち切って、この曖昧さに決着をつけました。

より大きな混乱は尺度のほうにあります。アメリカの食品包装に印刷されている カロリー は、この単位ではまったくなく、1000 倍大きい キロカロリー です。大文字の C で書き分けられることもあります。60 カロリー と表示された ビスケット は、実際にはここで説明している単位の 6 万個分を含んでいます。この慣行は根を張っており、変わる見込みは薄いので、栄養の数値と物理の数値は別の読み方をしなければなりません。

化学は、物理が先へ進んだあとも長く カロリー を保ちました。反応エンタルピー、結合エネルギー、生成熱は、20 世紀の大半にわたって 1 モル あたりの キロカロリー で表にまとめられ、古い文献や現在のアメリカの教科書の一部では今もそうです。SI で対応する 1 モル あたりの キロジュール の数値は 4.184 倍大きく、どちらのつもりかを読み違えると、もっともらしく見える誤りが生まれます。

栄養学がこれを使うのは、人のエネルギー収支がたまたま キロカロリー で扱いやすい尺度に収まるからで、1 日の必要量はおよそ 2000 です。ジュール で表せば同じ数値は 850 万ほどになり、正確ではあるものの、頭のなかで扱うのは難しくなります。

一部の国では、空調と冷凍の能力をいまも 1 時間あたりの キロカロリー で格付けしており、燃料の発熱量は古い工学の表では 1 グラム あたりの カロリー で示されます。

1 カロリー は、ちょうど 4.184 ジュール、0.001 キロカロリー、およそ 0.00116 ワット時 に等しくなります。