節約能源：做個精明用電者！
延展部分——整章內容屬於2025年初中科學課程的延展部分，並與初中地理科的「能源」課題相關。
為手機充電、開冷氣、用電熱水壺煲水——全部都要用電能，而且要付錢！在這一章，你會學習計算電器用了多少能量、它的效率有多高和運作要花多少錢，學懂閱讀能源標籤，以及如何低碳地用電。這些技能可以幫家人節省金錢，也能保護我們的地球。
1. 功率：用電有多快
甚麼是功率？
功率是電器每秒所消耗（或轉移）的能量。功率的單位是瓦特（W）。
\(1\ \text{W} = 1\ \text{J/s}\)——1瓦特即是每秒消耗1焦耳（J）的能量。
想像一個水龍頭：完全扭開的水龍頭（高功率）很快便注滿一桶水；滴水的水龍頭（低功率）則要很久才注滿。桶裏的水就好比消耗的總能量。
瓦特與千瓦
功率較大時，我們會用千瓦（kW）：
\(1\ \text{kW} = 1000\ \text{W}\)
把W轉換為kW，要除以1000：2000 W的電熱水壺即是2 kW，60 W的電風扇即是0.06 kW。
常見家用電器的功率
電器的額定功率印在電器的標籤或說明書上。一般數值如下（實際型號各有不同）：
LED燈泡——約5 W至10 W
電風扇——約40 W至60 W
冷氣機——約1 kW至2 kW
電熱水壺或風筒——約1 kW至2 kW
要點：功率告訴我們電器消耗能量有多快，單位是W或kW。
2. 用了多少能量？功率與時間
電器消耗的能量取決於它的功率和開動了多久。
\(\text{能量} = \text{功率} \times \text{時間}\)，以符號表示即 \(E = P \times t\)
所以高功率電器只用一會兒，消耗的能量可能比開了幾小時的低功率電器還要少！
方法A：以焦耳（J）為單位
如果功率以瓦特（W）為單位，時間以秒（s）為單位，能量的單位便是焦耳（J）：
\(\text{能量 (J)} = \text{功率 (W)} \times \text{時間 (s)}\)
例題1：風筒
一個1500 W的風筒使用了5分鐘。它消耗了多少焦耳的能量？
步驟1：把時間轉換為秒：\(5 \times 60 = 300\ \text{s}\)
步驟2：\(E = P \times t = 1500\ \text{W} \times 300\ \text{s} = 450\,000\ \text{J}\)
方法B：以千瓦小時（kWh）為單位
焦耳是很小的單位，所以電力公司採用一個大得多的單位——千瓦小時（kWh）。如果功率以kW為單位，時間以小時（h）為單位，能量的單位便是kWh：
\(\text{能量 (kWh)} = \text{功率 (kW)} \times \text{時間 (h)}\)
1 kWh是一部1 kW的電器開動1小時所消耗的能量。kWh是能量的單位，不是功率的單位。
例題2：同一個風筒，以kWh計算
步驟1：把功率轉換為kW：\(1500 \div 1000 = 1.5\ \text{kW}\)
步驟2：把時間轉換為小時：\(5 \div 60 = \dfrac{1}{12}\ \text{h}\)
步驟3：\(E = 1.5\ \text{kW} \times \dfrac{1}{12}\ \text{h} = 0.125\ \text{kWh}\)
把kWh轉換為焦耳
\(1\ \text{kWh} = 1000\ \text{W} \times 3600\ \text{s} = 3\,600\,000\ \text{J}\)
驗算：\(0.125 \times 3\,600\,000 = 450\,000\ \text{J}\)——和例題1的答案一樣！
記憶小貼士：「W配s得J」，「kW配h得kWh」。千萬不要混用！
常見錯誤：把瓦特和分鐘直接代入kWh的公式。1500 W是1.5 kW，30分鐘是0.5 h。計算之前先轉換單位。
你知道嗎？家中的電錶記錄的就是用了多少kWh，大家常說的「一度電」就是1 kWh。1 kWh足夠讓一個10 W的LED燈泡亮100小時！
要點：\(E = P \times t\)。用W和s得出J，用kW和h得出kWh。\(1\ \text{kWh} = 3\,600\,000\ \text{J}\)。
3. 效率：有多少能量是有用的？
沒有電器能把所有輸入的能量全部轉換成我們想要的形式，總有部分能量被浪費，通常變成熱能散失。
有用的能量與浪費的能量
燈泡把電能轉換為光能（有用）和熱能（浪費）。電風扇產生動能（有用），同時產生一些熱能和聲能（浪費）。（能量轉換可參閱「家居用電」一章。）
能量既不能被創造，也不能被消滅，所以：
\(\text{能量輸入} = \text{有用的能量輸出} + \text{浪費的能量}\)
效率公式
效率是輸入中轉換為有用輸出的百分比：
\(\text{效率} = \dfrac{\text{有效功率輸出}}{\text{功率輸入}} \times 100\%\)
用能量代替功率計算，答案也一樣。由於有用輸出永遠不會大於輸入，實際電器的效率必定小於100%。效率愈高，浪費的能量愈少。
例題3：電熱水壺
一個2000 W的電熱水壺向水提供1800 W的有效加熱功率。求它的效率。
\(\text{效率} = \dfrac{1800\ \text{W}}{2000\ \text{W}} \times 100\% = 90\%\)
其餘10%（200 W）浪費在加熱水壺本身和周圍的空氣上。
比較LED燈泡、慳電燈泡和鹵素燈泡
在實驗室裏，可以比較光度大致相同的燈泡：用功率計量度功率輸入，並把光感應器放在與每個燈泡相同距離的位置量度光輸出（公平測試）。燈泡包裝上的光輸出通常以流明（lm）表示。
以下是示例數據，每個燈泡都提供約2 W的有用光（實際燈泡各有不同）：
鹵素燈泡——功率輸入40 W，效率 \(\dfrac{2}{40} \times 100\% = 5\%\)
慳電燈泡（緊湊型螢光燈）——功率輸入10 W，效率 \(\dfrac{2}{10} \times 100\% = 20\%\)
LED燈泡——功率輸入5 W，效率 \(\dfrac{2}{5} \times 100\% = 40\%\)
鹵素燈泡把大部分能量浪費為熱能，所以它會變得很熱。LED燈泡只用八分之一的功率便發出同樣的光，最能節約能源。慳電燈泡含有少量水銀，用完後要妥善回收。
常見錯誤：用輸入除以輸出，得出超過100%的答案。緊記把有用輸出放在分子。
要點：效率比較有用輸出與輸入。在光度相同的情況下，LED燈泡的效率最高。
4. 繳付電費：用電的費用
香港的電力公司——中華電力和香港電燈——按住戶所用的kWh收取電費。
電費公式
\(\text{電費} = \text{所用能量 (kWh)} \times \text{每kWh的價錢}\)
這裏我們採用示例電價：每kWh \(\text{HK}\$1.5\)——這是供練習用的虛構數字。真實的電費單較為複雜，但原理相同。
例題4：冷氣機
一部1.2 kW的冷氣機每晚開動8小時。求1晚和30晚的電費。
步驟1——一晚的能量：\(E = 1.2\ \text{kW} \times 8\ \text{h} = 9.6\ \text{kWh}\)
步驟2——一晚的電費：\(9.6 \times 1.5 = 14.4\)，即\(\text{HK}\$14.40\)
步驟3——30晚的電費：\(14.4 \times 30 = 432\)，即\(\text{HK}\$432\)
例題5：一年的照明
一個燈泡每天開4小時，共365天：\(4 \times 365 = 1460\) 小時。採用第3部分的燈泡：
鹵素燈泡（40 W = 0.04 kW）：\(0.04 \times 1460 = 58.4\ \text{kWh}\)；電費 \(58.4 \times 1.5 = 87.6\)，即\(\text{HK}\$87.60\)
慳電燈泡（10 W = 0.01 kW）：\(0.01 \times 1460 = 14.6\ \text{kWh}\)；電費 \(14.6 \times 1.5 = 21.9\)，即\(\text{HK}\$21.90\)
LED燈泡（5 W = 0.005 kW）：\(0.005 \times 1460 = 7.3\ \text{kWh}\)；電費 \(7.3 \times 1.5 = 10.95\)，即\(\text{HK}\$10.95\)
在這個例子中，把一個鹵素燈泡換成LED燈泡，每年可節省\(\text{HK}\$76.65\)。想像一下整間學校能省下多少！
要點：先計算kWh，再乘以電價。每節省1 kWh，就節省一筆電費。
5. 閱讀能源標籤
在香港，根據強制性能源效益標籤計劃，冷氣機、雪櫃等很多常見電器都必須貼上能源標籤。
標籤告訴你甚麼
1. 能源效益級別——由第1級（最具能源效益）至第5級（最低能源效益）。
2. 能源消耗量——預計耗用的kWh，通常以每年計算。
3. 其他資料——品牌、型號、大小或容量。
利用標籤比較不同型號
兩部類型和大小相同的雪櫃（示例數據）：
型號A（第1級）：每年300 kWh，每年電費 \(300 \times 1.5 = 450\)，即\(\text{HK}\$450\)
型號B（第4級）：每年450 kWh，每年電費 \(450 \times 1.5 = 675\)，即\(\text{HK}\$675\)
型號A每年節省150 kWh和\(\text{HK}\$225\)。即使它的售價較高，在使用期內也能省錢——而且碳排放較少。
要點：第1級最具能源效益。比較同類型號的kWh數字。
6. 低碳生活：減少你的碳足跡
為甚麼節約用電有助保護地球？
香港有不少電力來自燃燒天然氣和煤等化石燃料的發電廠。燃燒化石燃料會釋放二氧化碳（CO2），這種溫室氣體會加劇全球暖化。
你的碳足跡是你的活動所釋放的溫室氣體總量，以千克二氧化碳當量（kg CO2e）計算。用電愈少，碳足跡愈小。
例題6：一個家庭每年的碳排放
一個家庭每月用電300 kWh。採用示例排放係數：每kWh 0.5 kg CO2e（虛構數字；實際數值視乎電力公司和年份）。
步驟1——每年用電量：\(300 \times 12 = 3600\ \text{kWh}\)
步驟2——每年碳排放：\(3600 \times 0.5 = 1800\)，即每年約1800 kg CO2e
如果這個家庭減少10%用電量，每年便可避免排放180 kg CO2e。
低碳用電的方法
1. 關掉插座開關——處於待機狀態的電器仍會消耗少量電力。
2. 選擇高效能電器——選用第1級能源標籤的電器和LED燈泡。
3. 明智地使用冷氣機——香港政府一直建議把室溫設定在約25.5 °C。關好門窗、定期清洗隔塵網，天氣較涼時改用電風扇。
4. 善用天然光——日間拉開窗簾。
5. 精明使用雪櫃——盡快關上雪櫃門，熱食物放涼後才放入。
6. 精明洗衣和乾衣——儲夠一整機才洗衣，並把衣服晾乾。
7. 支持潔淨能源——太陽能和風能發電產生的CO2少得多。
要點：用電愈少，排放的CO2愈少。積少成多！
重點回顧
1. 功率是每秒消耗的能量；\(1\ \text{kW} = 1000\ \text{W}\)。
2. \(E = P \times t\)：W配s得J；kW配h得kWh；\(1\ \text{kWh} = 3\,600\,000\ \text{J}\)。
3. \(\text{效率} = \dfrac{\text{有用輸出}}{\text{輸入}} \times 100\%\)，必定小於100%。LED燈泡勝過慳電燈泡，慳電燈泡又勝過鹵素燈泡。
4. \(\text{電費} = \text{kWh} \times \text{每kWh的價錢}\)。
5. 能源標籤：第1級最具能源效益。
6. 關掉電源、選用高效能電器、合理設定冷氣機溫度，就能減少你的碳足跡。
做得好！試試找出家中三件電器的功率，計算它們每月的電費——結果可能會令你大吃一驚！