2級管工事施工管理技士 過去問
令和5年度(2023年)後期
問4 (ユニットA 問4)
問題文
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問題
2級管工事施工管理技士試験 令和5年度(2023年)後期 問4(ユニットA 問4) (訂正依頼・報告はこちら)
- 熱伝導とは、物体の内部において、温度の高い方から低い方に熱が伝わる現象をいう。
- 固体壁とこれに接する流体間の熱伝達量は、固体表面と流体の温度差に反比例する。
- 熱伝導率は材料固有のものであり、熱の伝わりやすさの度合いを示すものである。
- 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
伝熱に関する問題です。
正
問題文の内容通りです。
熱伝導は、異なる温度の物体が隣接するときに、物質の移動無しで、高温の物質から低温の物質に熱エネルギーが伝わる熱移動現象です。
誤
固体壁とこれに接する流体間の熱伝達量は、固体表面と流体の温度差に比例する。
固体壁とこれに接する流体間の伝熱は、対流の他にも放射や伝導など複雑な熱移動現象で、この熱移動を一括として扱うのが、熱伝達です。
熱伝達は、次の式で表されます。
Q=α・(θ-t)・A・τ
Q:熱伝達量、α:熱伝達率、θ:固体表面温度、t:周囲流体温度、(θ-t):温度差
A:固体表面積、τ:時間
正
問題文の内容通りです。
熱伝導を式で表すと、以下のようになります。
Q=λ・((θ1-θ2)/d)・A・τ
Q:壁を通して流れる熱量、λ:熱伝導率、d:壁の厚さ、A:壁表面積、τ:時間
θ1:高温側の壁面温度、θ2:低温側の壁面温度、(θ1-θ2)/d:温度勾配
熱伝導率λは、壁の材料固有の定数で、熱の流れやすさの度合いを示すと同時に、材料内部の状態によっても変わります。
正
問題文の内容通りです。
熱力学の第2法則は、以下のような法則です。
1) 熱は、低温度の物体から高温度の物体に、自然に移ることはない。(クラジウス原理)
2) 一様な温度の熱源から採った熱を、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。(トムソン原理)
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02
伝熱の基本は「伝導・対流(熱伝達)・放射」の3つですが、
この問題では特に
・熱伝導=物体内部でのじわじわした熱の移動
・熱伝達量Qは温度差に比例(反比例ではない)
・熱伝導率λは材料固有の“熱の伝わりやすさ”
・熱は自然には高温 → 低温へしか流れない(熱力学第2法則)
この4点を押さえましょう。
正
熱伝導とは、物体の内部において、温度の高い方から低い方に熱
が伝わる現象をいう。
・熱伝導は、物質の移動を伴わず、
・分子・電子などの振動によって
物体の内部で
高温部 → 低温部 へ熱が伝わる現象です。
金属棒の片側を加熱すると、反対側がじわじわ温かくなる、
状態をイメージしてみましょう。
誤
固体壁とこれに接する流体間の熱伝達量は、固体表面と流体の温度差
に反比例する。
対流による熱伝達量Qは、
Q = α A (θ − t)
で表され、温度差に比例 します。
温度差が大きい → それだけ多くの熱が移動
「反比例」としているのは誤り
「温度差が大きいほど熱がよく伝わる=比例」と覚えましょう。
正
熱伝導率は材料固有のものであり、熱の伝わりやすさの度合いを
示すものである。
熱伝導率λは材料固有の物性値で、
λ大:熱をよく通す(銅・アルミなど金属)
λ小:断熱性が高い(グラスウール・発泡ウレタンなど)
という「熱の伝わりやすさ」を表す指標です。
式としては、
Q = λ A (θ₁ − θ₂) / d
で表現されます。
正
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。
これは熱力学第2法則(クラジウスの原理)をそのまま述べたものです。
・自然状態では 高温 → 低温 にしか流れない
・低温 → 高温 へ移すには、
ヒートポンプや冷蔵庫のように外部からの仕事(電力など)が必要
「冷蔵庫は“電気”で熱を無理に逆流させている」と
イメージすると覚えやすいです。
・熱伝導:物体内部で高温 → 低温へじわじわ移動
・熱伝達量:温度差に比例(反比例ではない)
・熱伝導率λ:材料固有の“熱の通りやすさ”
・熱の自然な流れ:高温 → 低温のみ
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