2級管工事施工管理技士 過去問
令和3年度(2021年)後期
問4 (ユニットA 問4)

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問題

2級管工事施工管理技士試験 令和3年度(2021年)後期 問4(ユニットA 問4) (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。
  • 体積を一定に保ったまま気体を冷却すると、圧力は低くなる。
  • 気体では、定容比熱より定圧比熱のほうが大きい。
  • 潜熱とは、物体の相変化を伴わず、温度変化のみに費やされる熱をいう。
  • 熱は、低温の物体から高温の物体へ自然に移ることはない。

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この過去問の解説 (2件)

01

熱の特徴と関連する知識を問う設問です。

選択肢1. 体積を一定に保ったまま気体を冷却すると、圧力は低くなる。

正しいです。逆に体積を一定に保ったまま気体を加熱すると圧力が上がりますが、これは圧力鍋の原理でもあります。

選択肢2. 気体では、定容比熱より定圧比熱のほうが大きい。

正しいです。定容比熱は体積が同じまま、温度を1度上げるのに必要な熱量です。定圧比熱は圧力が同じまま、温度を1度上げるのに必要な熱量です。

定圧比熱は温度だけではなく体積も膨張するため、定容比熱より比熱が大きくなります。

選択肢3. 潜熱とは、物体の相変化を伴わず、温度変化のみに費やされる熱をいう。

誤りです。設問は顕熱の説明になります。潜熱は物体の相変化(個体・液体・気体相互の変化のこと)を伴います。

選択肢4. 熱は、低温の物体から高温の物体へ自然に移ることはない。

正しいです。設問文通りに覚えましょう。逆に高温の物体から低温の物体には移ります(熱伝導)。

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02

熱に関する問題です。

選択肢1. 体積を一定に保ったまま気体を冷却すると、圧力は低くなる。

問題文の内容通りです

 

ボイルの法則による等温変化と、シャルルの法則による等圧変化を合わせたものが、状態方程式です。

気体の初めの温度、圧力、体積をT0,P0,V0とし、変化後を、T1,P1,V1とすれば、状態方程式は、

(P0・V0)/T0 = (P1・V1)/T1

となります。

問題文から、V0=V1、T0>T1 となるため、P0>P1となります。

選択肢2. 気体では、定容比熱より定圧比熱のほうが大きい。

問題文の内容通りです

 

比熱は、物体 1 kg を、1 Kだけ上げるのに要する熱量で、[kJ/(kg・K)]が単位です。

比熱には、定容比熱Cvと低圧比熱Cpがあり、固体や液体ではほとんど差がありませんが、気体ではその差が大きく、次の式のようになります。

Cp-Cv=R

R:ガス定数

選択肢3. 潜熱とは、物体の相変化を伴わず、温度変化のみに費やされる熱をいう。

顕熱とは、物体の相変化を伴わず、温度変化のみに費やされる熱をいう

 

顕熱は、物体に加えられた熱量で、物体の温度が上昇し、この温度を上昇させる熱量です。

潜熱は、物体が固体から液体、液体から気体のように熱量を加えることで状態変化が起きますが、温度に変化はなく、このように温度変化無しに、状態変化だけに使われる熱量です。

選択肢4. 熱は、低温の物体から高温の物体へ自然に移ることはない。

問題文の内容通りです

 

熱力学の第2法則は、次のように整理されます。

 

1) 熱が低温度の物体から、高温度の物体に、自然に移ることはあり得ない

クラウジウスの原理とも言います。

熱が低温度の物体から熱を取って、高温度の物体に与え、低温度の物体の温度をさらに下げるには、冷凍機を用いることで可能となります。

 

2) 一様な温度の熱源から取った熱を、それ以外に何の変化も残さずに、全部を仕事に変えることはできない。

トムソンの原理とも言います。

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