熱・電気・化学・核・光などのエネルギーの変換の例（火力発電では化学エネルギー→熱→電気エネルギー など）を挙げられ、周囲に逃げた熱も含めればエネルギーの総量が変わらないこと（エネルギー保存の法則）を判定できる
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エネルギーには、運動エネルギーや位置エネルギーのような力学的エネルギーのほかに、熱エネルギー・電気エネルギー・化学エネルギー・核エネルギー・光エネルギー・音のエネルギーなど、さまざまな形があります。この技能では、発電所や家電製品、身のまわりの現象で、エネルギーがどの形からどの形へ移り変わるのかを順に言えるようになります。また、周囲に逃げた熱まで含めれば、エネルギーの総量は変換の前後で変わらないこと（エネルギー保存の法則）を使い、エネルギーについての記述が正しいかどうかを判定できるようになります。
前提の技能では、力学的エネルギーの変化は非保存力のした仕事に等しい、つまり であることを学びました。たとえば、あらい床をすべる物体は動摩擦力に負の仕事をされ、やがて止まります。力学的エネルギーだけを見ると、運動エネルギー が「なくなった」ように見えます。しかし実際には、物体と床の接触面があたたまっています。減った力学的エネルギーは、消えたのではなく熱エネルギーという別の形に変わったのです。歴史的にも、ジュールはおもりを落として水中の羽根車を回し、した仕事に比例して水の温度が上がることを確かめました。仕事（力学的エネルギー）と熱は、同じエネルギーの別の姿だとわかったのです。
この考え方を、電気・化学・光・核などの形にも広げます。電池は化学エネルギーを電気エネルギーに変えます。モーターは電気エネルギーを運動エネルギーに変えます。電流が流れる導線は熱くなり、電球は光を出します。どの変換でも、もとのエネルギーの一部は目的外の熱や音になって周囲に逃げていきます。その逃げた分まで帳簿に書き入れると、合計は変換の前後で常に同じになります。これがエネルギー保存の法則です。
力学的エネルギー保存則は、非保存力の仕事が 0 のときだけ成り立ちます。一方、エネルギー保存の法則は、熱などあらゆる形を含めた総量について、いつでも成り立ちます。また、目的のエネルギーに変わる割合（効率）は、逃げる熱があるので現実には 1（100%）より小さくなります。投入した量より多くのエネルギーを取り出すことはできません。
変換前（入力）と変換後（目的の出力）のエネルギーの形を特定する。例: 火力発電なら、入力は燃料の化学エネルギー、出力は電気エネルギー。
途中の段階を順に並べ、変換の流れを書く。例: 化学エネルギー → 熱エネルギー（燃焼で高温の蒸気）→ 運動エネルギー（タービンの回転）→ 電気エネルギー（発電機）。
目的外に生じるエネルギーを書き出す。摩擦による熱、電流が流れて導線などが熱くなる分、音、光などで、多くは熱として周囲に逃げる。
総量を確かめる。 が成り立ち、エネルギーが消えたり、何もないところから生じたりしないことを確認する。効率は となる。
問題の記述を、手順 1〜4 の結果と照らし合わせて正誤を判定する。
エネルギーの変換とエネルギー保存の法則に関する記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 水力発電では、高い所にある水の化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。
イ あらい水平な床の上をすべる物体が摩擦によって止まったとき、物体の運動エネルギーは消滅し、エネルギーの総量は減少する。
ウ 火力発電では、燃料の化学エネルギーが燃焼によって熱エネルギーに変わり、さらにタービンを回す運動エネルギーを経て電気エネルギーに変換される。
エ 十分に性能のよいモーターを使えば、消費した電気エネルギーより大きな力学的エネルギーを取り出すことができる。
ア：手順 1・2 で形を特定します。水力発電の入力は、高い所にある水の重力による位置エネルギーです。流れは、位置エネルギー → 水の運動エネルギー → 水車（タービン）の運動エネルギー → 電気エネルギー となります。化学エネルギーではないので、誤りです。
イ：手順 3・4 を使います。動摩擦力の負の仕事で力学的エネルギーは減ります。しかし減った分は、物体と床をあたためる熱エネルギーに変わっています。たとえば質量 、速さ の物体が止まると、 が熱になります。総量は変わらないので、誤りです。
ウ：手順 1・2 で流れを書くと、化学エネルギー → 熱エネルギー → 運動エネルギー → 電気エネルギー となり、記述と一致します。正しい記述です。
エ：手順 4 より、 です。逃げる分は 0 以上なので、出力が入力を超えることはありません。誤りです。
手順 5 より、正しいものはウです。
答え: ウ
摩擦で力学的エネルギーが減ると、エネルギー保存の法則が成り立たないと考えてしまう誤り。正しくは、 で減った分は熱エネルギーに変わっています。たとえば速さ で止まるまでに が熱になり、熱まで含めた総量は一定です。
力学的エネルギー保存則とエネルギー保存の法則を同じものと考えてしまう誤り。正しくは、力学的エネルギー保存則 は非保存力の仕事が 0 のときだけ成り立ちます。エネルギー保存の法則は、熱・電気・化学・光などすべての形を含めた総量について、いつでも成り立ちます。
変換の効率を 100% 以上にできる、または変換の途中でエネルギーが「なくなる」と考えてしまう誤り。正しくは です。そのため効率 は現実には 1 より小さくなります。足りない分は消えたのではなく、熱などとして周囲に逃げています。
発電方式ごとのもとのエネルギーの形を取り違える誤り（例: 水力発電を「化学エネルギー → 電気エネルギー」とする）。正しくは、水力発電は位置エネルギー → 運動エネルギー → 電気エネルギー、火力発電は化学エネルギー → 熱 → 運動エネルギー → 電気エネルギー、原子力発電は核エネルギー → 熱 → 運動エネルギー → 電気エネルギーです。太陽電池は光エネルギー → 電気エネルギーです。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。
火力発電所では、石油や天然ガスなどの燃料がもつ（ a ）エネルギーを、燃焼によって熱に変え、その熱で発生させた高温・高圧の水蒸気でタービンを回し、発電機で電気エネルギーを得ている。この過程では、エネルギーの一部が利用しにくい熱として周囲に逃げてしまう。しかし、周囲に逃げた熱も含めて考えると、エネルギーの総量は変換の前後で（ b ）。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 核 | 増加する |
| イ | 化学 | 減少する |
| ウ | 核 | 変わらない |
| エ | 化学 | 増加する |
| オ | 化学 | 変わらない |
| カ | 核 | 減少する |
エネルギーの変換とエネルギー保存について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちからすべて選べ。