ワット時からミリジュールへの換算

ワット時（Wh）について

ワット時は、1 ワット の仕事率が 1 時間流れたときに届けられるエネルギー、すなわちちょうど 3600 ジュール にあたる単位です。記号は Wh です。キロワット時 の小銭にあたり、エネルギーの量が千の位で言うには小さすぎる場面で使われます。

おもな縄張りは電池です。ノート型計算機、電話、電動工具、携帯用スピーカーの容量は ワット時 で示され、機器どうしを比べるときに意味をもつのはこの数値です。ふつう セル に印刷されている二つの数を掛け合わせたものだからです。3.7 ボルト で 3000 ミリアンペア時 と書かれた電池はおよそ 11 ワット時 を蓄えており、アンペア時 の数値だけでは、電圧がなければ何の意味もありません。

航空の規則が、この単位を思いがけず世に広めました。100 ワット時 を超える リチウム 電池は、航空会社の承認なしに客室手荷物として持ち込めず、160 ワット時 を超えるものは旅客機からまったく締め出されています。ノート型計算機や カメラ の電池にこの数値が印刷されているのも、携帯用の充電池がしきい値のすぐ下に収まるよう設計されているのも、そのためです。

小規模な発電もこの単位を使います。庭灯の太陽電池、環境から電力を集める センサー、自転車の発電機は、キロワット時 ではなく 1 日あたりの ワット時 を生み出します。電池 1 本で何年も動くように作られた低消費電力の電子回路は、ミリワット時 で見積もられます。

この単位は、キロワット時 に向けられるのと同じ批判を共有します。SI の整合的な仕事率の単位を、SI 以外の時間の単位と組み合わせているからです。厳密に SI で言えば正しい表し方は 3600 ジュール、すなわち 3.6 キロジュール であり、科学の文章は ジュール を使います。それ以外の場所では、機器の定格との実用的なつながりが勝ちます。

蓄電の設備は、家庭用の電池から系統規模の設備まで、同じ出発点から キロワット時、メガワット時 へと段を上がっていくので、この一族全体がひとつの計算を共有しています。

ここ で、よく ある 取り違え を ほどいておきましょう。電池 の 素子 は ふつう アンペア 時 か ミリ アンペア 時 で 表示 されますが、これら は 電荷 を測るもの で エネルギー ではありません。アンペア 時 が 同じ 二 つ の 素子 でも、電圧 が 違えば 蓄える 量 は かなり 異なります。アンペア 時 に 公称 の 電圧 を掛ければ ワット 時 が出ます。3.85 ボルト の 3000 ミリ アンペア 時 の 電話 の 素子 は およそ 11.6 ワット 時 をもちます。機器 どうし の 容量 の 比較 が ワット 時 でしか 意味 をもたない のも、航空 会社 が 上限 を ワット 時 で定めるのも、ミリ アンペア 時 で 宣伝 する 携帯 の 電源 が、自身 の 変換 の 損失 を数えれば その数値ほど 出せない ことがあるのも、その ためです。

1 ワット時 は、3600 ジュール、0.001 キロワット時、およそ 0.86 キロカロリー に等しくなります。

ミリジュール（mJ）について

ミリジュール は、1 ジュール の 1000 分の 1、すなわち 0.001 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は mJ です。ジュール から下りていくとき、人の体が起きていることを感じ取れなくなる最初の単位であり、そのために、わずかなエネルギーを意図して正確に放たねばならない場面のいたるところに現れます。

日常の力学はここに難なく届きます。1 グラム の 紙ばさみ を 1 メートル の高さから落とすと、およそ 10 ミリジュール で床に着きます。鍵盤を 1 つ押すのに 2、3 ミリジュール、紙を 1 枚めくるのはそれよりずっと少なく、乾いた日に 取っ手 から飛ぶ火花は 1 から 10 ミリジュール を運びます。この最後の数値がおおよそ感覚の敷居にあたり、だからこそ ミリジュール は、人が言われなくても日ごろ気づく最小のエネルギーなのです。

防爆はここに書かれています。空気中の メタン の最小着火エネルギーは およそ 0.28 ミリジュール、プロパン は およそ 0.25 ミリジュール、いっぽう小麦粉や砂糖や金属粉の浮遊する雲は数十 ミリジュール を要します。危険場所の規格は、回路が蓄えてよいエネルギーをこれらの数値に照らして定めます。本質安全という仕組み全体が、電圧計の表示ではなく、この桁の量のうえに立っているのです。

医療用と産業用の レーザー は、1 パルス あたりの ミリジュール で格付けされます。入れ墨の除去や結石の破砕に使う Q スイッチ レーザー は、数 ナノ秒 のあいだに数百 ミリジュール を送り出します。その極端な短さこそが、ささやかなエネルギーを メガワット 級の 尖頭 出力に変えるのです。眼科の後嚢切開は数 ミリジュール を使い、皮膚科の機器も同じ単位で加減されます。組織への効きめを決めるのは 1 回の施術ではなく 1 パルス あたりの量だからです。

小さな電気量と音の量もここに落ち着きます。1 ミリワット の レーザーポインター は毎秒 1 ミリジュール を放ちます。大きな声で話す人は毎秒およそ 1 ミリジュール の音を放射し、火災警報器の鳴動部はその数倍を出します。1 マイクロファラド の コンデンサー を 50 ボルト まで充電すると 1.25 ミリジュール を蓄えます。閃光回路や点火装置や カメラ の シャッター に印刷されるのは、この手の数値です。

その上では ジュール が引き継ぎ、効果は目に見えて機械的になります。その下では マイクロジュール が引き継ぎ、効果は目に見えなくなります。つまり ミリジュール は知覚の実際的な境目であり、安全上の限度、感度の敷居、線量の指定が、さらに下へ行かず小数第 3 位で止まることが多いのは、そのためです。

1 ミリジュール は、0.001 ジュール、およそ 0.000239 カロリー、およそ 0.000000278 ワット時 に等しくなります。