2級管工事施工管理技士 過去問
令和4年度（2022年）前期
問4 (ユニットA 問4)

単位質量の物体を1℃上げるために使用する比熱は、ジュール(J)という単位を用います。また、食べ物の熱量を表すカロリーは、ジュールに変換すると以下のようになります。

1カロリー(cal) = 4.18ジュール(J)

適当ではありません。

想像してみるとわかると思いますが、お風呂のお湯は時間が経過すると徐々にぬるく(温度が低く)なります。これは高温のお湯の温度が風呂釜を介して外部へ移動してしまうために起こる現象です(熱力学の第二法則)。仮に設問の内容が正しければ、お湯を火や電気で加熱しなくても熱くなり、お湯に接触している風呂釜は熱を奪われ冷たくなる、ということになってしまいます。

単一物質では、固体から液体への相変化(状態変化)では、潜熱(せんねつ)という熱量の授受が生じますが、温度変化はありません。これは、一定の温度に達すると、周囲の熱を利用して水が水蒸気になったり、反対に熱を与えて氷になったりするためです。直接火や電気などで加熱冷却し、温度変化を生じさせる熱量の授受は、顕熱(けんねつ)といいます。

例として、地震により生じた運動エネルギーを、吸収し熱エネルギーとして変換できる住宅設計があります。運動エネルギーを衝撃部材に受けさせてセンサーパネルへ吸収し、高減衰ゴムというフィラー粒子を練り混ぜたゴムへ伝えます。そうするとゴムがずれることで粒子との摩擦が生じ、熱エネルギーとなって発熱するという仕組みです。

反対に熱エネルギーから運動エネルギーへ変換する例は火力発電所でのタービンが該当します。

正

問題文の内容通りです。

比熱とは、物体の単位質量の熱容量、すなわち1 kgの物質の温度を 1 K(℃)だけ高めるのに要する熱量です。

熱容量とは、物体全体の温度を 1 K上げるのに必要な熱量で、比熱の単位は、[kJ/(kg･K)]です。

誤

熱エネルギーが高温部から低温部に移動することを熱移動という。

熱移動には、熱伝導・熱伝達・熱放射の3つの伝熱現象に分けられ、全体を統一して、熱通過として伝熱を表します。

熱移動はいずれも、高温の物質から低温の物質へ熱エネルギーが伝わる熱移動現象です。

熱力学の第2法則から、熱は低温度物質から高温度物質へ、自然に移ることはありません。

(クラウジウスの原理)

正

問題文の内容通りです。

大方の物質は、固体・液体・気体の3つの状態(相)を持っていて、保有する熱量の多少によって分子の運動状態が変わることで、相の変化が現れます。

また、相の変化時には熱エネルギーを使いますが、そのエネルギーで温度が変わることはありません。

水を例とすれば、氷―水－蒸気のように、相が変わりますが、0℃の氷が水に溶融して相が変わっても、0℃の水のままで、温度変化は起こりません。

他の相への変化でも、水から蒸気、水から氷の変化でも、同じことが起こります。

なお、相の変化時に使われる熱を、潜熱と言います。

正

問題文の内容通りです。

熱力学の第1法則から、次のことが言えます。

・機械的仕事が熱に変わり、または熱が機械的仕事に変わることがあっても、機械的仕事と熱量との比率は一定です。

・熱は力学的エネルギーと同種のエネルギーです。

・熱と仕事はともにエネルギーの1種で、一方から他方に変えることが可能です。