電験三種(第三種電気主任技術者) 機械 一問一答・五肢択一(全8問)|熱量計算

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電験三種(第三種電気主任技術者)「機械」のうち、熱量計算の問題です(大分類:電熱・重要度B)。一問一答3問 → 五肢択一5問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。

一問一答(○×)

重要度:B 難易度:★☆☆

問1:1kW·hの電力量は、3,600kJの熱量に相当する。

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正解:○

1kW·h=1,000W×3,600s=3.6×10⁶J=3,600kJです。


重要度:B 難易度:★☆☆

問2:氷が融解するときや水が蒸発するときは、温度が上昇しながら潜熱が吸収される。

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正解:×

融解・蒸発の間は、加えた熱が状態の変化に使われ、温度は一定のままです(潜熱)。


重要度:B 難易度:★☆☆

問3:効率ηの電熱装置で必要な熱量Qを得るのに要する電力量は、Q×ηで求められる。

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正解:×

電力量のうちηの割合しか熱として利用されないので、必要な電力量はQ/ηです。

五肢択一

重要度:B 難易度:★☆☆

問4:50kgの水を15℃から85℃まで加熱するのに必要な熱量〔MJ〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、水の比熱は4.18kJ/(kg·K)とする。

  1. 1.5
  2. 3.5
  3. 4.1
  4. 14.6
  5. 17.8
【第4問:正解と解説】

正解:4

正解は4です。

Q=mcΔT=50×4.18×(85−15)=14,630kJ≒14.6MJ

1:誤り。桁を誤った値です。

2:誤り。比熱を掛け忘れた値です。

3:誤り。〔kW·h〕の値です。

4:正しい。

5:誤り。温度差の代わりに最終温度を使った値です。


重要度:B 難易度:★☆☆

問5:電気温水器で、200kgの水を20℃から80℃まで加熱する。温水器の効率が90%のとき、必要な電力量〔kW·h〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、水の比熱は4.18kJ/(kg·K)とする。

  1. 12.5
  2. 13.9
  3. 15.5
  4. 20.6
  5. 55.7
【第5問:正解と解説】

正解:3

正解は3です。

Q=200×4.18×60=50,160kJ、50,160/3,600≒13.93kW·h

電力量=13.93/0.9≒15.5kW·h

1:誤り。効率を掛けた値です。

2:誤り。効率を考えていない値です。

3:正しい。

4:誤り。温度差の代わりに最終温度を使った値です。

5:誤り。〔MJ〕の値です。


重要度:B 難易度:★★☆

問6:消費電力2kW、効率80%の電熱器で、10kgの水を20℃から100℃まで加熱する(蒸発はさせない)。所要時間〔min〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、水の比熱は4.18kJ/(kg·K)とする。

  1. 27.9
  2. 34.8
  3. 43.5
  4. 69.7
  5. 2,090.0
【第6問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。

Q=10×4.18×80=3,344kJ、t=Q/(Pη)=3,344/(2×0.8)=2,090s≒34.8min

1:誤り。効率を考えていない値です。

2:正しい。

3:誤り。温度差の代わりに最終温度を使った値です。

4:誤り。消費電力を1kWとした値です。

5:誤り。〔s〕の値です。


重要度:B 難易度:★★☆

問7:0℃の氷2kgを融かして、20℃の水にするのに必要な熱量〔kJ〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、氷の融解熱は334kJ/kg、水の比熱は4.18kJ/(kg·K)とする。

  1. 167.2
  2. 501.2
  3. 668.0
  4. 751.6
  5. 835.2
【第7問:正解と解説】

正解:5

正解は5です。

融解:2×334=668kJ、昇温:2×4.18×20=167.2kJ

合計=835.2kJ

1:誤り。融解熱を考えていない値です。

2:誤り。融解熱を1kg分しか考えていない値です。

3:誤り。水の温度上昇の熱量を考えていない値です。

4:誤り。温度上昇の熱量を1kg分しか考えていない値です。

5:正しい。


重要度:B 難易度:★★☆

問8:20℃の水20kgを含む木材を乾燥させ、含まれる水をすべて100℃で蒸発させる。必要な熱量〔MJ〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、水の比熱は4.18kJ/(kg·K)、100℃の水の蒸発熱は2,257kJ/kgとし、木材自体の温度上昇の熱量は無視する。

  1. 6.7
  2. 14.4
  3. 45.1
  4. 51.8
  5. 53.5
【第8問:正解と解説】

正解:4

正解は4です。

昇温:20×4.18×(100−20)=6,688kJ、蒸発:20×2,257=45,140kJ

合計=51,828kJ≒51.8MJ

1:誤り。蒸発熱を考えていない値です。

2:誤り。〔kW·h〕の値です。

3:誤り。水の温度上昇の熱量を考えていない値です。

4:正しい。

5:誤り。温度差の代わりに最終温度を使った値です。

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