第二種電気工事士 過去問
令和3年度下期 午後
問3 (一般問題 問3)

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問題

第二種 電気工事士試験 令和3年度下期 午後 問3(一般問題 問3) (訂正依頼・報告はこちら)

消費電力が500Wの電熱器を、1時間30分使用したときの発熱量[kJ]は。
  • 450
  • 750
  • 1800
  • 2700

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この過去問の解説 (4件)

01

1:×

2:×

3:×

4:○

J=P[W]×t[s]の単位換算ができますので、問題の電熱器の電力量は500×(1.5×60×60)=2700000[Ws]となります。

2700000[Ws]=2700000[J]となり、k=103ですので、2700[kJ]となります。

よって、4が正解です。

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02

この問題は出題科目「電気の基礎理論」からの出題です。

この問題では下記の知識を求められています。

<必要知識>

◯電力量を計算出来る。

◯電力量=熱量を理解している。

この必要知識に伴う計算式は下記です。

<必要計算式>

・電力量[W・s]=電力P×時間t[秒]

・電力量[W・s]=熱量H[J]

それでは上記の必要知識及び計算式を使って問題を解いていきます。

電力量=熱量のため、この問題では分かっている電力と使用時間を使って、

熱量を求めればいいことになります。

電力量=熱量=500[W]× 1時間30分

=500[W]× (60+30)× 60[s]

=2700,000[W・s]=2700,000[J]=2700[kJ]

よって正解は2700になります。

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03

問題は、電力量と発熱量のエネルギーの変換問題です。

電気のエネルギーは、電力で表します。電力 [W]は、電流 [A]×電圧 [V]で求められます。

1秒間に使用する電力が電力量で、[W・s]で表します。

エネルギーの1つの熱量の単位は、[J](ジュール)で、1 [J]は1秒間当たりに使用した熱量となります。熱量も電力量もエネルギーですから、お互いに変換できて、

1 [J] = 1 [W・s]

となります。これは、1秒間当たりのエネルギーですから、10秒間では、10倍すれば同じ熱量と電力量になります。

1時間30分を秒に直すと、90 分 × 60 秒 = 5,400 秒です。500 Wの電熱器を1時間30分使った時の電力量は、

500 [W]×5400 [秒] = 2,700,000 [W・s]

です。したがって、この電力量を熱量に換算すると、

2,700,000 [W・s] = 2,700,000 [J] = 2,700 [kJ]

となります。

選択肢1. 450

×

誤りです。

選択肢2. 750

×

誤りです。

選択肢3. 1800

×

誤りです。

選択肢4. 2700

正解です。

まとめ

<参考>

エネルギーの単位ということを初めに言いましたが、もともとは、仕事量ということが始まりです。仕事量とは、1 N(ニュートン)の力で、1 m(メートル)動かすことを言い、それが熱量 J(ジュール)と変換定義されました。

エネルギーは、仕事や熱だけでなく、電力量、光のエネルギーなど多くのエネルギーがありますが、単位変換することで、どの単位でのエネルギーにも相互に変えることができます。

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04

1.必要な公式を確認します。
発熱量(エネルギー)は以下の式で求めます:
H = 𝑃 × 𝑡

ここで、
H: 発熱量 [J(ジュール)]
P: 消費電力 [W(ワット)]
t: 時間 [秒(s)]

 

2.単位の変換を行います。
使用時間は「1時間30分」とあります。これを秒に変換します:
1時間 = 60分 = 3600秒
30分 = 1800秒
合計 = 3600 + 1800 = 5400秒

 

3.計算を行います・
問題で消費電力 P は 500W と与えられているので、発熱量を計算します:
H = 500 × 5400
  = 2700000(J)

kJ(キロジュール)への変換を行います。
1kJ = 1000J なので、
H = 2700000 / 1000
   = 2700(kJ)
となります。

選択肢1. 450

上記の計算より誤りです。

選択肢2. 750

上記の計算より誤りです。

選択肢3. 1800

上記の計算より誤りです。

選択肢4. 2700

上記の計算より正解です。

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