1級管工事施工管理技士 過去問
令和2年度(2020年)
問7 (問題A 問7)

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問題

1級 管工事施工管理技術検定試験 令和2年度(2020年) 問7(問題A 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

熱に関する記述のうち、適当でないものはどれか。
  • 固体や液体では、定圧比熱と定容比熱はほぼ同じ値である。
  • 気体を断熱圧縮させた場合、その温度は上昇する。
  • 結晶が等方性を有する固体の体膨張係数は、線膨張係数のほぼ3倍である。
  • 圧縮式冷凍サイクルでは、蒸発温度を低くすれば、成績係数は大きくなる。

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この過去問の解説 (3件)

01

熱に関する記述の問題です。

選択肢1. 固体や液体では、定圧比熱と定容比熱はほぼ同じ値である。

適当です。

定圧比熱とは一定の圧力のときの比熱で、定容比熱とは体積が一定であるときの比熱をさします。本文のとおり固体や液体では、定圧比熱と定容比熱はほぼ同じ値です。

選択肢2. 気体を断熱圧縮させた場合、その温度は上昇する。

適当です。

気体を断熱圧縮させた場合、その温度は上昇します。それを利用した空調機もあります。

選択肢3. 結晶が等方性を有する固体の体膨張係数は、線膨張係数のほぼ3倍である。

適当です。

線膨張係数とはどれだけ長く伸びたか、体膨張係数はどれだけ体積が増えたかを示し、

本文のとおり、固体の体膨張係数は、線膨張係数のほぼ3倍です。

選択肢4. 圧縮式冷凍サイクルでは、蒸発温度を低くすれば、成績係数は大きくなる。

適当ではありません。

圧縮式であるなら、蒸発温度を低くした場合成績係数は「小さく」なります。

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02

正解は 4 です。

蒸発温度の低下や凝縮温度の上昇が起きると圧縮仕事が

増加することから成績係数(COP)は小さくなります。

成績係数とは冷凍機などのエネルギー消費効率の目安となります。
1 記述の通りです。

2 記述の通りです。

3 記述の通りです。

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03

熱に関する問題です。

選択肢1. 固体や液体では、定圧比熱と定容比熱はほぼ同じ値である。

問題文内容の通りです

 

熱力学で扱う比熱には、定容比熱Cv と定圧比熱Cp があります。

固体と液体では、両者の比熱の間にはほとんど差がありませんが、気体ではその差が大きく、常に定圧比熱が大きく次のように表されます。

Cp-Cv=R

Rはガス定数です。

選択肢2. 気体を断熱圧縮させた場合、その温度は上昇する。

問題文内容の通りです

 

断熱変化とは、気体を外部との間で熱の出入りができないようにして、圧力や体積を変化させることです。

気体を断熱圧縮すると、外部から与えられた仕事は内部エネルギーの増加となり、気体の温度が上昇します。

選択肢3. 結晶が等方性を有する固体の体膨張係数は、線膨張係数のほぼ3倍である。

問題文内容の通りです

 

固体を加熱すると体積の膨張が起こります。

固体の膨張は、温度変化×膨張係数で表され、長さ方向の膨張時の係数を、線膨張係数、体積の膨張時の係数を体積膨張係数と言い、固体が等方性を有する場合は、次の関係式が成り立ちます。

体膨張係数=3×線膨張係数

 

下表でサンプルを紹介します。

物質20℃の線膨張係数20℃の体膨張係数
1.65×10-54.95×10-5
1.18×10-53.54×10-5
ステンレス鋼1.47×10-54.41×10-5
コンクリート0.7~1.4×10-52.1~4.2×10-5

選択肢4. 圧縮式冷凍サイクルでは、蒸発温度を低くすれば、成績係数は大きくなる。

圧縮式冷凍サイクルでは、蒸発温度を低くすれば、成績係数は小さくなる

 

冷凍機サイクルをモリエ線図で表すと、下図のようになります。

成績係数εは、ε=(冷凍効果)/(圧縮仕事)で表されます。

 

冷凍サイクルで、蒸発温度が低くなると、冷凍効果は低くなり、圧縮仕事は大きくなります。

したがって、成績係数は小さくなります

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