白熱電球およびLED電球のエネルギー変換について考察した次の文章中の空欄ア・イに入れる数値の組合せとして最も適当なものを、後の①～⑧のうちから一つ選べ。
電球が消費する電力量のうち、光エネルギーとして放出される量が占める割合を、電球の効率と呼ぶことにする。消費電力 60W、効率 10% の白熱電球が1時間点灯する間に放出する光エネルギーは、アWh である。また、同じ時間点灯する間に、この白熱電球と同じ大きさの光エネルギーを放出する、消費電力 15W のLED電球の効率は、イ% と見積もられる。
| ア | イ | |
|---|---|---|
| ① | 6.0 | 40 |
| ② | 6.0 | 60 |
| ③ | 22 | 40 |
| ④ | 22 | 60 |
| ⑤ | 54 | 40 |
| ⑥ | 54 | 60 |
| ⑦ | 600 | 40 |
| ⑧ | 600 | 60 |
#共テ24本試物理基礎
電力量の単位の Wh 「わっとじ」あるいは「わっとあわー」 の h は「1時間」という意味です。60W の電力が1時間消費されれば 60Wh という電力量になります。効率が 10% とのことなので求める光エネルギーはその \(\large\frac{1}{10}\) のアは 6.0Wh です。
消費電力 15W ということは電力が \(\large\frac{1}{4}\) です。同じ時間で同じだけの電力量にするためには4倍の効率が必要です。求める効率イは 40% です。
答えは ① です。
白熱電球よりLED電球のほうが電気代が安くなるのは、本問でいう「電球の効率」がいいため消費電力が少なくて済むからです。