実力確認テスト基礎理論【甲種・乙種】⑴ - ガス主任技術者試験研究所

甲種　基礎理論　確認テスト①

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1. 物質の性質に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

⑴　実在気体における分子間引力は、理想気体の状態方程式を用いて求められる圧力よりも、圧力を低くする作用をもたらす。

⑵　液体や気体が流動するとき各部分が互いに引き合い混ざり合う程度は、粘度で表され、単位はPa/sである。

⑶　固体、液体、気体の3つの状態が共存する温度及び圧力の条件を三重点といい、水の三重点の温度は0℃より低い。

⑷　ラウールの法則によれば、液体に不揮発物質を溶解した希薄溶液の蒸気圧は、その不揮発物質のモル分率に比例して上昇する。

⑸　多原子気体を熱する際に与えられた熱エネルギーは、気体分子全体が運動する並進運動エネルギーの増加に使われるが、気体分子内の回転運動及び振動運動エネルギーに使われることはない。

残念！

答え　⑴

⑵　×

粘度の単位はPa•s

⑶　×

水の三重点の温度は0℃より高い。

⑷　×

ラウールの法則によれば、液体に不揮発物質を溶解した希薄溶液の蒸気圧は、その不揮発物質のモル分率に比例して低下する。

⑸　×

多原子気体を熱する際に与えられた熱エネルギーは、気体分子全体が運動する並進運動エネルギーの増加に使われるかつ、気体分子内の回転運動及び振動運動エネルギーにも使われる。

正解！

答え　⑴

⑵　×

粘度の単位はPa•s

⑶　×

水の三重点の温度は0℃より高い。

⑷　×

ラウールの法則によれば、液体に不揮発物質を溶解した希薄溶液の蒸気圧は、その不揮発物質のモル分率に比例して低下する。

⑸　×

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2. メタン20kgとエタン15kgの混合ガスの容器内における全圧が200kPaのとき、メタンの分圧(kPa)として、最も近い値はどれか。ただし、この混合ガスは理想気体とする。

⑴ 50

⑵ 100

⑶ 140

⑷ 180

⑸ 190

残念！

答え　⑶

メタンCH4：16(kg/kmol)

20kg / 16(kg/kmol) = 1.25(kmol)

エタンC2H6：30(kg/kmol)

15kg / 30(kg/kmol) = 0.5(kmol)

メタンの分圧(kPa) = 200 kPa×1.25 kmol / (1.25 kmol+0.5 kmol)

≒ 140(kPa)

正解！

答え　⑶

メタンCH4：16(kg/kmol)

20kg / 16(kg/kmol) = 1.25(kmol)

エタンC2H6：30(kg/kmol)

15kg / 30(kg/kmol) = 0.5(kmol)

メタンの分圧(kPa) = 200 kPa×1.25 kmol / (1.25 kmol+0.5 kmol)

≒ 140(kPa)

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3. 温度27°C、体積3m³、圧力100kPaの理想気体を定圧膨張させて4m³にした。このとき気体に与えられた熱量(kJ)として、最も近い値はどれか。ただし、気体定数を8.3J/(mol•K)、この気体の定積モル熱容量を20J/(mol•K)とする。

⑴ 2.8

⑵ 140

⑶ 240

⑷ 340

⑸ 1400

残念！

答え　⑷

(27+273) K / 3 m³ = T / 4 m³

T = 400K

気体の状態方程式より、n = P•V / R•T

n = 100×3 / 8.3×300

n ≒ 0.12

定圧膨張のため、Q = n•Cp•ΔT

Cp = Cv+R

ΔT = T2-T1

= 400-300

Q = 0.12 × (20+8.3) × 100

Q = 339

Q ≒ 340(kJ)

正解！

答え　⑷

(27+273) K / 3 m³ = T / 4 m³

T = 400K

気体の状態方程式より、n = P•V / R•T

n = 100×3 / 8.3×300

n ≒ 0.12

定圧膨張のため、Q = n•Cp•ΔT

Cp = Cv+R

ΔT = T2-T1

= 400-300

Q = 0.12 × (20+8.3) × 100

Q = 339

Q ≒ 340(kJ)

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4. 熱力学に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　ジュール・トムソン膨張では、系のエンタルピーは一定に保たれる。

⑵　エントロピーは状態量であり、系がある状態から別の状態に移るときのエントロピー変化は、変化前後の状態のみで決まる。

⑶　標準エントロピーとは、標準状態におけるエントロピーであり、その値は常に負となる。

⑷　定圧モル熱容量と定積モル熱容量の比を比熱比という。

⑸　物質1kgあたりの熱容量を、比熱容量という。

残念！

答え　⑶

標準エントロピーとは、標準状態におけるエントロピーであり、その値は常に正となる。

正解！

答え　⑶

標準エントロピーとは、標準状態におけるエントロピーであり、その値は常に正となる。

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5. 1枚のセルで構成される水素を燃料とした燃料電池を製作し、メタンを水蒸気改質して製造した水素すべてを燃料として発電を行い、電流を192A取り出した。メタンの流量(mol/s)として、最も近い値はどれか。ただし、投入したメタンはすべて水蒸気改質されて水素と二酸化炭素になるものとし、また、ファラデー定数は96000C/mol、水素の電荷数は1mol分子あたり2molとする。

⑴ 1.3×10^-4

⑵ 2.5×10^-4

⑶ 5.0×10^-4

⑷ 1.0×10^-3

⑸ 4.0×10^-3

残念！

答え　⑵

a (mol/s) = 192A ÷ (2×96000C/mol)

a = 10³ (mol/s)

メタンを水蒸気改質は、

CH4+2H2O→4H2+CO2

水素1molを作るのに0.25molのメタンが必要。

10^-3(mol/s) × 0.25

=2.5×10^-4 (mol/s)

正解！

答え　⑵

a (mol/s) = 192A ÷ (2×96000C/mol)

a = 10³ (mol/s)

メタンを水蒸気改質は、

CH4+2H2O→4H2+CO2

水素1molを作るのに0.25molのメタンが必要。

10^-3(mol/s) × 0.25

=2.5×10^-4 (mol/s)

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6. 化学反応に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　アレニウスの式によれば、速度定数の対数と絶対温度の逆数は直線関係を示す。

⑵　発熱反応が平衡状態にあるとき、反応温度を下げると、反応熱を発生させる方向へ反応が進行して、新たな平衡状態になる。

⑶　温度一定の条件では、一次反応において反応速度は反応物質の濃度に比例する。

⑷　一次反応の半減期は、反応のどの時点から測っても同じである。

⑸　触媒は、化学平衡状態に影響を与え、反応速度を増加させる機能を持つ。

残念！

答え　⑸

触媒は、化学平衡状態に影響を与えない。

正解！

答え　⑸

触媒は、化学平衡状態に影響を与えない。

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7. メタンを空気で完全燃焼させたところ、乾き燃焼ガス中の酸素濃度が10vol%であった。このときの空気比として、最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。

⑴ 1.1

⑵ 1.8

⑶ 1.9

⑷ 2.0

⑸ 2.1

残念！

答え　⑶

燃焼に必要な空気量をxとすると、空気中に含まれる酸素量はx/5となります。

このうち、反応に使われた酸素量は2モルです。

残った酸素はx/5 - 2モルとなり、これが燃焼ガスの10%を占めます。

燃焼ガス全体のモル数をyとすると、残存酸素のモル数は0.1yとなります。

したがって、次の式が成り立ちます。

0.1y = x/5 - 2

また、燃焼ガス全体のモル数は、窒素(4x/5)、二酸化炭素(1)、残存酸素(x/5-2)の合計なので、

y = 4x/5 + 1 + x/5 -2

y = x -1

この２つの式を連立して解きます。

0.1(x-1) = x/5 - 2

0.1x - 0.1 = x/5 - 2

0.1x - x/5 = -1.9

-0.1x = -1.9

x = 19

したがって、空気比は理論空気量に対する実際の空気量の比なので、19/10 = 1.9となります。

↓↓別の解き方↓↓

CH4+2O2→CO2+2H2Oより

過剰酸素：2(a-1) mol

窒素：2a×4 = 8a mol

2(a-1) / {1+2(a-1)+8a} = 0.1

a=1.9

正解！

答え　⑶

CH4+2O2→CO2+2H2Oより

過剰酸素：2(a-1) mol

窒素：2a×4 = 8a mol

2(a-1) / {1+2(a-1)+8a} = 0.1

a=1.9

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8. プロパン44kgを空気比1.4で完全燃焼させたとき、燃焼ガス中の酸素の質量(kg)として、最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。

⑴ 2

⑵ 7

⑶ 32

⑷ 64

⑸ 224

残念！

答え　⑷

C3H8+5O2→3CO2+4H2O

プロパン44kgは、1kmol

酸素1kmolは32kg

プロパンを1kmol燃焼させるのに酸素は5kmol必要なので

5×32×(1.4-1.0)

=64kg

正解！

答え　⑷

C3H8+5O2→3CO2+4H2O

プロパン44kgは、1kmol

酸素1kmolは32kg

プロパンを1kmol燃焼させるのに酸素は5kmol必要なので

5×32×(1.4-1.0)

=64kg

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9. ガスの燃焼方式に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　燃料のみをバーナーから吹き出させ、周囲の空気と混合させながら燃焼させる方式を拡散燃焼という。

⑵　拡散燃焼は、バーナー内部で予混合気が形成されないため、逆火のおそれがある。

⑶　燃料と空気を混合させた可燃予混合気をバーナーから吹き出させて燃焼させる方式を予混合燃焼という。

⑷　ブンゼン火災は部分予混合燃焼の代表例であり、内炎と外炎による二重火炎が形成される。

⑸　予混合燃焼においては、部分予混合燃焼は火炎安定性に優れており、完全予混合燃焼は燃焼ガス中のNOx濃度が低い。

残念！

答え　⑵

拡散燃焼は、バーナー内部で予混合気が形成されないため、逆火のおそれがない。

正解！

答え　⑵

拡散燃焼は、バーナー内部で予混合気が形成されないため、逆火のおそれがない。

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10. あるオリフィスメーターに窒素を流量100m³/hで流したとき、差圧が2.8kPaであった。このオリフィスメーターにメタンを流して、差圧が3.2kPaになったときのメタンの流量(m³/h)として、最も近い値はどれか。ただし、いずれのガスを流したときも、温度、圧力の条件は同じで、オリフィスの流量係数も変わらないものとする。また、いずれのガスも理想気体として取り扱えるものとする。

⑴ 70

⑵ 90

⑶ 100

⑷ 120

⑸ 140

残念！

答え　⑸

空気：28.8mol

メタン比重γ=16/28.8

=0.56

窒素比重γ=28/28.8

=0.97

オリフィスメーターの流量の公式より

Q=K√(P1-P2)/√γを用いる

窒素の流量：100 = K√(2.8/0.97)

K = 100/√(2.8/0.97)

メタンの流量

Q = K√(3.2/0.56)

窒素の流量から求めた比例定数Kを用いて

Q = {100/√(2.8/0.97)} × √(3.2/0.56)

≒ 140 m³/h

正解！

答え　⑸

空気：28.8mol

メタン比重γ=16/28.8

=0.56

窒素比重γ=28/28.8

=0.97

オリフィスメーターの流量の公式より

Q=K√(P1-P2)/√γを用いる

窒素の流量：100 = K√(2.8/0.97)

K = 100/√(2.8/0.97)

メタンの流量

Q = K√(3.2/0.56)

窒素の流量から求めた比例定数Kを用いて

Q = {100/√(2.8/0.97)} × √(3.2/0.56)

≒ 140 m³/h

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11. 直円管に空気を流したときのレイノルズ数が2000であった。同じ直円管に水を流したところ、平均流速は空気を流したときの1/4になった。このときのレイノルズ数として、最も近い値はどれか。ただし、空気の動粘度は16mm²/s、水の動粘度は0.8mm²/sとする

⑴ 10000

⑵ 20000

⑶ 40000

⑷ 50000

⑸ 80000

残念！

答え　⑴

Re=v•d/μを用いる

Re：レイノルズ数　v：平均流速　D：管径　μ：動粘度

空気の平均流速と管径を求める

v•d=Re•μより

v•d=2000×16

v•d=32000

水のレイノルズ数Re=v•d/μ

平均流速は空気を流したときの1/4

先ほど求めた式より

Re=v•d/μ

Re=32000×0.8÷1/4

=10000

正解！

答え　⑴

Re=v•d/μを用いる

Re：レイノルズ数　v：平均流速　D：管径　μ：動粘度

空気の平均流速と管径を求める

v•d=Re•μより

v•d=2000×16

v•d=32000

水のレイノルズ数Re=v•d/μ

平均流速は空気を流したときの1/4

先ほど求めた式より

Re=v•d/μ

Re=32000×0.8÷1/4

=10000

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12. 伝熱に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　伝熱現象には熱伝導、対流熱伝達、熱放射の3つの形態があり、これらの形態が組み合わさった現象もある。

⑵　熱伝達率は、物質固有の値であり、流体の流れの状態によって変化しない。

⑶　沸騰・凝縮等の相変化のある場合の熱伝達率は、相変化を伴わない場合の熱伝達率より大きい傾向がある。

⑷　熱放射では、真空中においても伝熱する。

⑸　隔壁を通して高温流体から低温流体へ熱エネルギーを移動させる伝熱装置を、熱交換器として用いることがある。

残念！

答え　⑵

熱伝達率は、流体の流れの状態（速度、温度差など）や物性値に依存する。

正解！

答え　⑵

熱伝達率は、流体の流れの状態（速度、温度差など）や物性値に依存する。

13 / 15

13. 熱交換器において高温流体の入口温度が190°Cで出口温度が45°Cであった。低温流体の入口温度が15°C、低温流体の温度効率が0.4のとき、低温流体の出口温度(°C)として、最も近い値はどれか。

⑴ 80

⑵ 85

⑶ 90

⑷ 95

⑸ 100

残念！

答え　⑵

低温流体の温度効率 = (低温流体の出口温度 - 低温流体の入口温度) / (高温流体の入口温度 - 低温流体の入口温度)

より

0.4 = (a-15) / (190-15)

a = 85

正解！

答え　⑵

低温流体の温度効率 = (低温流体の出口温度 - 低温流体の入口温度) / (高温流体の入口温度 - 低温流体の入口温度)

より

0.4 = (a-15) / (190-15)

a = 85

14 / 15

14. 次の気体と、その沸点近くの温度で使用される金属材料の組合せとして、最も不適切なものはどれか。

気体　　　金属材料

⑴　iーブタン　炭素鋼(Siキルド）

⑵　プロパン　炭素鋼(A1 キルド）

⑶　エタン　　3.5%Ni鋼

⑷　メタン　　炭素鋼(リムド）

⑸　水素　　　A1合金

⑴

⑵

⑶

⑷

⑸

残念！

答え　⑷

メタンでは、9.0%Ni鋼が用いられる。

正解！

答え　⑷

メタンでは、9.0%Ni鋼が用いられる。

15 / 15

15. 直径16mmの円柱の延性材料の試験片について、常温で引張試験を行った。降伏点での引張力が20000Nであったとき、引張応力(MPa)として、最も近い値はどれか。

⑴ 25

⑵ 38

⑶ 50

⑷ 75

⑸ 100

残念！

答え　⑸

引張応力δ=P/A

A = π•d²/4

P：引張力　A：断面積　π：円周率　d：直径

δ = 2000 / (3.14×16²×1/4)

δ ≒ 100(MPa)

正解！

答え　⑸

引張応力δ=P/A

A = π•d²/4

P：引張力　A：断面積　π：円周率　d：直径

δ = 2000 / (3.14×16²×1/4)

δ ≒ 100(MPa)

あなたのスコアは

平均スコアは 57%

乙種　基礎理論　確認テスト①

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1. ボンベから、流量6.72m³/hで30分間気体を使用すると、質量が2.4kg減少した。ボンベに入っていた気体として、次のうち、最も適切なものはどれか。ただし、気体は理想気体とし、流量は標準状態(温度0°C、圧力101325Pa)における値とする。

⑴ 水素

⑵ メタン

⑶ エタン

⑷ プロパン

⑸ 酸素

残念！

答え　⑵

30分間の使用量は、6.72 m³/h × 0.5 h = 3.36 m³です。

標準状態における気体のモル体積は22.4 L/mol = 0.0224 m³/mol です。

したがって、使用された気体のモル数は 3.36 m³ / 0.0224 m³/mol

≒ 150 mol です。

質量2.4kgをモル数150molで割ると、モル質量は 2.4 kg / 150 mol = 0.016 kg/mol = 16 g/mol となります。

これはメタン(CH₄)のモル質量に相当します。

正解！

答え　⑵

30分間の使用量は、6.72 m³/h × 0.5 h = 3.36 m³です。

標準状態における気体のモル体積は22.4 L/mol = 0.0224 m³/mol です。

したがって、使用された気体のモル数は 3.36 m³ / 0.0224 m³/mol

≒ 150 mol です。

質量2.4kgをモル数150molで割ると、モル質量は 2.4 kg / 150 mol = 0.016 kg/mol = 16 g/mol となります。

これはメタン(CH₄)のモル質量に相当します。

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2. 温度27°C、圧力240kPaのメタンの体積が415Lであるとき、このメタンの質量(kg)として、最も近い値はどれか。ただし、メタンは理想気体とし、気体定数R=8.3J/(mol•K)とする。

⑴ 0.064

⑵ 0.32

⑶ 0.64

⑷ 3.2

⑸ 6.4

残念！

答え　⑶

理想気体の状態方程式 PV = nRT を用います。

P = 240 kPa = 240000 Pa

V = 415 L = 0.415 m³

R = 8.3 J/(mol·K)

T = 27°C + 273.15 = 300.15 K

n = PV/RT = (240000 Pa × 0.415 m³) / (8.3 J/(mol·K) × 300.15 K)

≒ 40 mol

メタンのモル質量は 16 g/mol です。したがって、メタンの質量は 40 mol × 16 g/mol = 640 g

= 0.64 kg です。

正解！

答え　⑶

理想気体の状態方程式 PV = nRT を用います。

P = 240 kPa = 240000 Pa

V = 415 L = 0.415 m³

R = 8.3 J/(mol·K)

T = 27°C + 273.15 = 300.15 K

n = PV/RT = (240000 Pa × 0.415 m³) / (8.3 J/(mol·K) × 300.15 K)

≒ 40 mol

メタンのモル質量は 16 g/mol です。したがって、メタンの質量は 40 mol × 16 g/mol = 640 g

= 0.64 kg です。

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3. 実在気体に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　二酸化炭素及び窒素は、常温で圧力を高くするのみで液化することができる。

⑵　臨界温度より高い温度では、圧力をどれほど高くしても気体を液化することはできない。

⑶　臨界点の近傍では、臨界タンパク光と呼ばれる特異な現象が見られる。

⑷　臨界温度及び臨界圧力を超えた温度及び圧力のガスを、超臨界ガスという。

⑸　ファン・デル・ワールスの状態式は、分子間引力と気体分子の体積を考慮して理想気体の状態方程式を補正した式である。

残念！

答え　⑴

二酸化炭素及び空素は、常温で圧力を高くするだけでは、液化することができない。

正解！

答え　⑴

二酸化炭素及び空素は、常温で圧力を高くするだけでは、液化することができない。

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4. 容器一定の容器に入れた温度20°Cの窒素1.0kmolを、120°Cになるまで加熱した。このとき窒素に加えた熱量(kJ)として、最も近い値はどれか。ただし、加えた熱はすべて窒素の温度上昇に用いられるものとし、窒素の定積比熱容量 Cv=0.75kJ/(kg•K)とする。

⑴ 500

⑵ 1100

⑶ 2100

⑷ 2500

⑸ 3200

残念！

答え　⑶

Q = m•Cv･ΔT

Q：熱量　m：空気の質量　ΔT：温度差

Q = 28 × 0.75kJ/(kg/K) × (120-20)℃

Q = 2100 kJ

正解！

答え　⑶

Q = m•Cv･ΔT

Q：熱量　m：空気の質量　ΔT：温度差

Q = 28 × 0.75kJ/(kg/K) × (120-20)℃

Q = 2100 kJ

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5. 気体の熱力学に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　モル熱容量とは、物質 1molの温度を1K上昇させるのに必要な熱量である。

⑵　理想気体では、定圧条件において温度を上昇させるとエントロピーは減少する。

⑶　エントロピーは状態量であり、系がある状態から別の状態に移るときのエントロピー変化は、変化前後の状態のみで決まる。

⑷　ジュール・トムソン膨張では、系のエンタルピーは一定に保たれる。

⑸　定圧モル熱容量と定積モル熱容量の比を比熱比という。

残念！

答え　⑵

理想気体では、定圧条件において温度を上昇させるとエントロピーは増加する。

正解！

答え　⑵

理想気体では、定圧条件において温度を上昇させるとエントロピーは増加する。

6 / 15

6. 化学反応に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　触媒は反応速度を増加させる機能を持つが、反応の進行する方向を変えることはない。

⑵　不均一触媒反応のうち、個体触媒による反応を接触反応という。

⑶　還元反応とは、対象とする物質が電子を受け取る化学反応である。

⑷　一次反応の反応速度は、反応物質の濃度に反比例する。

⑸　反応熱は、反応の始状態と終状態のみで決まり、反応の経路によらない。

残念！

答え　⑷

一次反応の反応速度は、反応物質の濃度に比例する。

正解！

答え　⑷

一次反応の反応速度は、反応物質の濃度に比例する。

7 / 15

7. 一次反応において、反応物質の濃度が初期濃度の12.5%になるまでに要する時間は、初期濃度の50%になるまでに要する時間の何倍になるか。次のうち、最も近い値はどれか。

1倍

2倍

3倍

4倍

5倍

残念！

答え　⑶

1/0.125

1/0.5

ln8/ln2

正解！

答え　⑶

1/0.125

1/0.5

ln8/ln2

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8. プロパン1m³を空気比1.2で完全燃焼させるのに必要な空気量(m³)として、最も近い値はどれか。ただし、気体は標準状態(温度0°C、圧力101325Pa)とし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。

⑴ 6

⑵ 12

⑶ 20

⑷ 25

⑸ 30

残念！

答え　⑸

C3H8+5O2→3CO2+4H2O

プロパン1m³を燃焼させるのに必要な酸素量は5m³

窒素と酸素の体積比は4:1ということなので、

窒素：酸素 = 20m³ : 5m³になる

また、空気量は、25m³

空気比1.2ということなので

25×1.2=30 m³

正解！

答え　⑸

C3H8+5O2→3CO2+4H2O

プロパン1m³を燃焼させるのに必要な酸素量は5m³

窒素と酸素の体積比は4:1ということなので、

窒素：酸素 = 20m³ : 5m³になる

また、空気量は、25m³

空気比1.2ということなので

25×1.2=30 m³

9 / 15

9. メタンを理論空気比の空気によって完全燃焼させた。このとき発生する湿り燃焼ガス中の水蒸気の濃度(vol%)として、最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。

⑴ 18

⑵ 20

⑶ 25

⑷ 33

⑸ 67

残念！

答え　⑴

CH4+2O2→CO2+2H2O

排ガス中の窒素N2の量は、窒素と酸素の体積比は4:1より

2mol×4=8mol

燃焼ガス中の水蒸気H2O濃度は、

2 / {8(N2)+1(CO2)+2(H2O)}

=0.18

=18%

正解！

答え　⑴

CH4+2O2→CO2+2H2O

排ガス中の窒素N2の量は、窒素と酸素の体積比は4:1より

2mol×4 = 8mol

燃焼ガス中の水蒸気H2O濃度は、

2 / {8(N2)+1(CO2)+2(H2O)}

=0.18

=18%

10 / 15

10. 断面積10cm²の直円管内に流体を平均流速2.1m/s で流したときの質量流量(kg/s)として、最も近い値はどれか。ただし、流体の密度は420kg/m³とする。

⑴ 0.5

⑵ 0.9

⑶ 5

⑷ 9

⑸ 50

残念！

答え　⑵

10cm² = 0.001m²

Q(kg/s) = 2.1(m/s) × 0.001(m²) × 420(kg/m³)

= 0.882(kg/s)

≒ 0.9

正解！

答え　⑵

10cm² = 0.001m²

Q(kg/s) = 2.1(m/s) × 0.001(m²) × 420(kg/m³)

= 0.882(kg/s)

≒ 0.9

11 / 15

11. 直円管内の完全に発達した流れに関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。

⑴　層流では、平均流速は中心での最大流速の半分に等しい。

⑵　層流における管内の圧力損失は、平均流速に比例する。

⑶　層流から流速を上げていくと、乱流へ遷移する。

⑷　乱流における管摩擦係数は、管壁面の粗さに依存する。

⑸　乱流の速度分布は放物線であり、管中心で最大速度になる。

残念！

答え　⑸

層流の速度分布は放物線であり、管中心で最大速度になる。乱流は、決まった速度分布というものはない。

正解！

答え　⑸

層流の速度分布は放物線であり、管中心で最大速度になる。乱流は、決まった速度分布というものはない。

12 / 15

12. 平均熱伝導率2W/(m•K)の平板の耐火レンガの高温側の表面温度が1300°C、低温側の表面温度が900°C、熱流束が4kW/m²であるとき、耐火レンガの厚さ(cm) として、最も近い値はどれか。

⑴ 5

⑵ 10

⑶ 13

⑷ 15

⑸ 20

残念！

答え　⑸

Q = k(ΔT)/L

k：平均熱伝導率　Q：熱流束　L：厚さ　ΔT：温度差

4kW/m² = {2W/(m•K) × (1300-900°C)} / L

4000 = (2×400)/L

L = 2 (m)

L = 20 cm

正解！

答え　⑸

Q = k(ΔT)/L

k：平均熱伝導率　Q：熱流束　L：厚さ　ΔT：温度差

4kW/m² = {2W/(m•K) × (1300-900°C)} / L

4000 = (2×400)/L

L = 2 (m)

L = 20 cm

13 / 15

13. 熱交機器において、高温流体の入口温度は150°C、出口温度は45°Cであった。また、低温流体の入口温度は30°C、出口温度は120°Cであった。このときの高温流体の温度効率(%)として、最も近い値はどれか。

⑴ 58

⑵ 70

⑶ 80

⑷ 88

⑸ 94

残念！

答え　⑷

高温流体の温度効率 = (高温流体の入口温度 - 高温流体の出口温度) / (高温流体の入口温度 - 低温流体の入口温度)

高温流体の温度効率 = (150-45) / (150-30)

≒ 0.88

= 88 %

正解！

答え　⑷

高温流体の温度効率 = (高温流体の入口温度 - 高温流体の出口温度) / (高温流体の入口温度 - 低温流体の入口温度)

高温流体の温度効率 = (150-45) / (150-30)

≒ 0.88

= 88 %

14 / 15

14. 構造物の許容応力の判定の際には、材料の種類や使用状況に応じて適切な基準強さを選択することが重要である。⑴〜⑸のそれぞれの使用状況における基準強さの組合せとして、最も適切なものはどれか。

(イ) 繰り返し応力を受けるとき

(ロ) 延性材料が常温で静荷重を受けるとき

(ハ) 高温で静荷重を受けるとき

⑴ (イ)破壊強さ (ロ)疲労限度 (ハ)降伏点又は耐力

⑵ (イ)破壊強さ (ロ)降伏点又は耐力 (ハ)クリープ限度又はクリープ破壊応力

⑶ (イ)疲労限度 (ロ)破壊強さ (ハ)降伏点又は耐力

⑷ (イ)疲労限度 (ロ)降伏点又は耐力 (ハ)クリープ限度又はクリープ破壊応力

⑸ (イ)クリープ限度又はクリープ破壊応力 (ロ)降伏点又は耐力 (ハ)破壊強さ

残念！

答え　⑷

(イ)疲労限度 (ロ)降伏点又は耐力 (ハ)クリープ限度又はクリープ破壊応力

正解！

答え　⑷

(イ)疲労限度 (ロ)降伏点又は耐力 (ハ)クリープ限度又はクリープ破壊応力

15 / 15

15. クリープに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

⑴　クリープは応力が小さいほど顕著に現れる。

⑵　クリープが起こると、材料は引張強さよりも小さな応力で破壊する。

⑶　クリープは温度が高いほど顕著に現れる。

⑷　高分子材料のクリープは常温でも起きる。

⑸　炭素鋼にモリブデンを添加すると、高温クリープ強さを高める効果がある。

残念！

答え　⑴

クリープは応力が大きいほど顕著に現れる。

正解！

答え　⑴

クリープは応力が大きいほど顕著に現れる。

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