英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
エネルギーは、物理学では「仕事をすることのできる能力」を指す言葉。力学、熱力学、電磁気学、量子力学と、あらゆる分野に顔を出す基本概念である。 このクイズでは、単位や語源、ガリレオから熱力学の成立までの歴史、位置エネルギーの考え方を扱う。 水車や蒸気機関に始まるエネルギー資源の歩みや分類からも出題。理科の復習にも、雑学の腕試しにもどうぞ。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01国際単位系（SI）でエネルギーを表す単位は？
ジュール
記号はJ。仕事や熱量を表すのにも同じ単位が使われ、位置エネルギーもこの単位で表される。
Q 021765年の蒸気機関の改良が原動力となった歴史的な変革は？
産業革命
その後は電気エネルギーの実用化が始まり、20世紀には核燃料を利用する原子力エネルギーも実用化された。
Q 03物体が動いているときに持つエネルギーを何と呼ぶ？
運動エネルギー
持ち上げたボールを静かに離すと、落ちていくにつれて位置エネルギーが減少し、代わりにこのエネルギーが増えていく。
Q 04風の力を移動以外の動力にも利用できるようにした装置は？
風車
それ以前から風は帆船の移動手段として使われていた。18世紀までは、こうした自然のエネルギーのほか、薪、炭、鯨油などが主なエネルギー源だった。
Q 051765年に蒸気機関の改良を行った人物は？
ジェームズ・ワット
これに先立ち、18世紀に入るとイギリスで石炭の利用法の改良が行われていた。
Q 06日本の計量法が栄養学や食品の分野に限って使用を認める熱量の単位は？
カロリー
人や動物が摂取する物の熱量や、代謝により消費する熱量の計量に限って使える「特殊の計量に用いる法定計量単位」とされている。
Q 07自家発電のように、主として電気を自らつくることを指す言葉は？
創エネ
エネルギーの無駄を省いて効率的に使う「省エネ」、エネルギーを蓄える「蓄エネ」と並べて語られる言葉である。
Q 08「エネルギー」の語源となった言葉「energeia」は何語？
ギリシア語
前置詞の「エン」と、「仕事」を意味する「エルゴン」を組み合わせた語に由来し、「物体内部に蓄えられた、仕事をする能力」という意味を持つ。
Q 09電磁波の持つエネルギーを慣習的に何と呼ぶ？
光エネルギー
同じく慣習的な呼び名として、電流によって運ばれるものは電気エネルギー、原子核分裂や原子核融合などで生じるものは原子エネルギーと呼ばれることがある。
Q 10熱エネルギーは、熱機関と熱浴の何の差を利用して取り出される？
温度
こうした呼称は慣習的なもので、必ずしも厳格に用いられているわけではなく、一般に通用する厳密な定義も存在しない。
Q 112018年の世界のエネルギー消費量で34％を占めた資源は？
石油
この年の世界の消費量は138.6億トンに達し、石炭が27％、天然ガスが24％を占めるなど、8割以上が化石燃料由来だった。
Q 12第二次世界大戦後の急激なエネルギー源の転換などを指す言葉は？
エネルギー革命
広くは、エネルギー消費の構成が急激に大きく変化することを指す言葉である。
Q 13自然界に存在する状態のままの「1次エネルギー」に当たるものは？
原油
石炭や水力も同じ分類に入る。これらを使用や取り扱いに便利なように変換したものは2次エネルギーと呼ばれる。
Q 14釘と金づちの例から、運動する物体に固有の「ちから」があると考えた人物は？
Q 21衝突では重さと速さの積が保存されると1644年の著書で述べた人物は？
デカルト
現在の式で言えばおおよそ mv に相当する量で、この量こそが物体の持つ「ちから」だと述べた。
Q 22重さと速さの二乗の積こそ保存される「ちから」だと主張した人物は？
ライプニッツ
現在の式で言えばおおよそ mv² に相当する量である。のちに、この量を2で割ったものが今日の力学で使われる量にあたることが示された。
Q 231824年に熱力学第二法則につながる発見をした人物は？
サディ・カルノー
熱力学第二法則そのものは、1850年代にケルヴィン卿ことウィリアム・トムソンらが、それぞれ独自に導きだした。
Q 24地表付近の重力による位置エネルギーの式は、何による位置エネルギーの近似？
ガリレオ・ガリレイ
1600年頃、重い石をのせても木にめりこまない釘が、それより軽い金づちを振って打つだけで木材に入っていくことを、ひとつの問題として取り上げた。
Q 15力学的エネルギーが保存しない系の例は、粒子に何が働く系？
摩擦力
粒子が非弾性衝突をする系も同様である。こうした損失は、粒子や媒質の内部自由度を記述し切れていないことに起因すると考えられている。
Q 16石炭のように埋蔵され、使用すると減少するエネルギーの分類名は？
枯渇性エネルギー
対になる分類は、太陽光・水力・風力など、主に太陽の放射エネルギーに基づき、人間の時間尺度内では半永久的に減ることなく再生されるものである。
Q 17熱・光・電磁気に続き、エネルギーの一形態と理解されるようになったものは？
質量
もともとこの語は「物体が仕事をなし得る能力」を意味していたが、自然科学の説明体系が変化するにつれて対象が広がっていった。
Q 18静力学の「死んだ力」と対比された「vis viva」の意味は？
生きている力
日本語では「活力」とも訳される。対比された静力学の概念のほうは vis mortua と呼ばれていた。
Q 191999年10月以降、1 calは正確に何Jと定められている？
4.184
この単位に付けられるSI接頭語はキロ、メガ、ギガだけで、それ以外を付することはできないと定められている。
Q 201807年の著書で「エネルギー」という用語を提案した人物は？
トマス・ヤング
著書『自然哲学講義』の中で、従来使われていた「力」を意味するラテン語 vis の代わりとして提案された。概念として確立したのは19世紀後半である。
万有引力
地表を基準にした式をテイラー展開し、2次以降の式は小さいので0と見なして省略することで導かれる。
Q 25量子力学で系全体のエネルギーを表し、状態ベクトルに作用するものは？
ハミルトニアン
古典論の解析力学でも同じものが系の力学的なエネルギーを表す。測定によって得られる値は、その固有状態に対応した固有値として与えられる。
Q 26「ちから」の解釈をめぐる活力論争は、どれくらいの間続いた？
50年ほど
保存される量についての2つの考え方からは数式上異なった結論が導き出され、それぞれを支持する人々の間で対立が起きた。
Q 27等温等圧操作で得られる仕事の最大値を与えるのは、誰の名が付く自由エネルギー？
ギブズ
自由エネルギーにはもう1つ、等温操作によって熱力学系から得られる仕事の最大値として定義されるものがある。
Q 28熱力学系で仕事に寄与する有効エネルギーを評価する量は？
エクセルギー
工学などの応用領域で考案された量である。理論面では、自由エネルギーが良い性質を持った道具として使われている。
Q 29熱測定の実験結果の表し方について第9回国際度量衡総会が要請を出した年は？
1948年
総会は、旧来の熱量単位をやむなく使う場合には換算値を示すよう求めた。それでも日本では、その単位が依然として頻繁に使われている。
Q 30固有値を実数にするため、量子系全体のエネルギー演算子に必要な性質は？
エルミート
量子力学では、物理量や可観測量は通常の実数を用いては必ずしも表現できず、演算子を用いて表現される。