第二種電気工事士の過去問
令和4年度下期 午前
一般問題 問3

水の温度を上昇については、比熱を理解する必要があります。

題意により4.2ｋJ/㎏・Kなので、1㎏の水を１ｋ上昇させるのに4.2ｋＪ必要です。

今回の問題は、電力量と熱量の関係の問題です。

熱量の単位は、[J](ジュール)です。電力量の単位は、[kW･s]です。そして、発生する熱量Qは、電力量Pに換算すると、

Q [J]＝P [W･s]

と換算できます。発生した熱量が、1秒間に発生する電力量と同じということです。

電力量の単位は、[W･s]は、1時間使った電力量として、[W･h]で表される場合もあります。また、

90kgの水を20K上昇させたときに発生する熱量は、

90 [kg]×20 [K]×4.2 [kJ/(kg･K)]＝7,560 [kJ]

です。この熱量を1時間当たりの電力量で表すと、

7560 [kJ]＝7560 [kW･s]

となって、7560秒に発生した熱量になります。

[kW･s]を[kW･h]とするには、(60×60) [秒]で割れば、1時間当たりの電力量と計算できます。

したがって、7560 [kW･s]／(60×60) [秒]＝2.1 [kW･h]となります。

90㎏の水を20K上昇させるのに必要な電力式は、以下の式で求められます。

電力量W＝水の重さm（90）×比熱c（4.2）×上昇させる温度t（20）×熱効率W・s（1）

※熱効率は100％とする、とあるためここでは1を代入する。

電力量W＝7560＝7560kj＝7560kW•sが得られます。

7560秒で90㎏の水を20K上昇させることが出来る事を、この式は表しています。

この得られた数値を3600で割ることで、90kgの水の温度を20K上昇させるのに必要な1時間当たりの電力量が得られます。

7560÷3600＝2.1