熱量の単位換算(変換)方法！Wとcal、btuなどわかりやすく解説！

熱量は「仕事」の概念の中で測られる物質量の1つで、エネルギーとしての熱の量を指します。

例えば温度の高い物体から低い物体へ熱が移動する時や、発熱（吸熱）して熱が放出（吸収）される時など、熱自体は目に見えませんので、どの程度の熱量が動いたのかなど、何らか定義してあげる必要がありますよね。

それが熱量の単位で表され、ワット(W)やカロリー(cal)、ヤード・ポンド法の英国熱量単位(btu)などが挙げられます。

今回はそんな熱量の単位換算方法について詳しく解説します。

熱量の単位一覧

熱量を表す単位としては主に以下が使われます。

ジュール(J)

ワットは電力の単位と認識している方が多いと思いますが、実は「工率（こうりつ）」や「仕事率」と呼ばれる量の単位です。なので、厳密にはエネルギーの単位そのものではありません。単位時間あたりにどれだけ仕事がされている（エネルギーが使われている）かを表しています。

また、ワット(W)は固有の名称を持つSI組立単位の1つで、下式で表されます。

1W = 1J/s

このワットに時間をかけたワット時(W・h)がエネルギーの単位になります。

カロリーは私たちにとって最も馴染みのある単位の1つでしょう。食料品の持つ熱量を表すのに使われていますよね。白米1杯○kcalとか。

定義は「1gの水の温度を摂氏1℃だけ上げるのに必要な熱量」です。ただしこれでは水の温度によって必要なエネルギー量が異なるため、温度に依らない定義として下式が提唱されています。

1kcal = (1 / 860) kW・h(キロワット時) = 4.1860465 kJ
※1kW・h = 3.6×10⁶kW・hより

MEMO

カロリーはエネルギー量が小さいため、1000cal = 1kcal(キロカロリー)の方が基本的な単位として扱われています。

[Btu]という単位で表される量で、単位記号の由来はBritish Thermal Unitの頭文字を取ったものです。その名の通り、英国＝イギリスで作られたヤード・ポンド法の単位です。日本の計量法では「英熱量」という名称が採用されています。

英熱量の定義は「1ポンドの水の温度を華氏1度上げるために必要な熱量」とされており、カロリーのヤード・ポンド法バージョンと考えるのが良いと思います。

ということはカロリー同様、水の温度によってその数値が異なるということになりますが、最も代表的な定義は以下の値になります。

1Btu = 1055.05585262J
※58.1℉(14.5℃)の水で定義

先ほど書いた通り1W=1J/sであり、ワットそのものは熱量の単位ではありません。熱量の単位となるのはワット秒（W・s）やキロワット時(kW・h)など、ワットと時間をかけた単位です。

よって以下では、W・sやkW・hを他の単位と換算する方法についてご紹介します。

ここでは、先にご紹介した温度に依らない定義をベースに解説します。

カロリーとキロワット時の関係は以下のように定義されていました。

1kcal = (1 / 860) kW・h(キロワット時)

よって、他の単位とは以下のように換算できます。

Btuをベースにして他の単位と換算すると、以下のようになります。

熱量とは、エネルギーとしての熱の量を定量的に示したもの。主に使われる単位としては以下が挙げられる。

各単位間の換算方法については本文をご参照ください。