2022年度 乙種 基礎理論 過去問クイズ(一問一答形式) ガス主任技術者試験

2022年度ガス主任技術者試験(乙種)に出題された過去問を、解説付きで試験と同様全15問をクイズ形式でご用意しました。

ぜひ最後までチャレンジしてみてください。

問1 ボンベから、流量6.72m^3/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

答え

答え2

流量6.72m^3/hで30分間気体を使用した場合、

6.72m^3/h×0.5h

=3.36m^3

=3360L

アボガドロの法則より

3360(L)/22.4(L/mol)

=150mol

質量が2.4kg=2400g

2400(g)/150(mol)

=16(g/mol)

メタンは分子量16(g/mol)

問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

答え

答え3

気体の状態方程式より

PV=nRT

n=PV/RT

n=(240 kPa×415 L) / {8.3×(27+273)K}

≒40 mol

16×40

=640g

=0.64kg

問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様を考慮して理想気体の状態方程式を補正した式である。

答え

答え1

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

問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

答え

答え3

Q=mCvΔT

m:空気の質量

Q=28×0.75kJ/(kg/K)×(120-20)℃

Q=2100 kJ

問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。

答え

答え2

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。

問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。

答え

答え4

一次反応の反応速度は、反応物質の濃度に比例する。

問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。

⑴ 1 ⑵ 2 ⑶ 3 ⑷ 4 ⑸ 5

答え

答え3

1/0.125

=8

1/0.5

=2

ln8/ln2

=3

問8 プロパン1m^3を空気比1.2で完全燃焼させるのに必要な空気量(m^3)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

答え

答え5

C3H8+5O2→3CO2+4H2O

プロパン1m^3を燃焼させるのに必要な酸素量は5m^3

窒素と酸素の体積比は4:1ということなので、

20m^3 : 5m^3になる

また、空気量は、25m^3

空気比1.2ということなので

25×1.2=30 m^3

問9 メタンを理論空気比の空気によって完全燃焼させた。このとき発生する温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

答え

答え1

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%

問10 断面積10cm^2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/m^3とする。

⑴ 0.5 ⑵ 0.9 ⑶ 5 ⑷ 9 ⑸ 50

答え

答え2

10cm^2=0.001m^2

Q(kg/s) = 2.1(m/s)×0.001(m^2)×420(kg/m^3)

=0.882(kg/s)

≒0.9

問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。

答え

答え5

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。

問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/m^2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

答え

答え5

Q=k(T1-T2)/L

k:平均熱伝導率

Q:熱流束

L:厚さ

4kW/m^2=2W/(m•K)×(1300-900°C) / L

L=200 mm

L=20 cm

問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

答え

答え4

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

問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

答え

答え4

問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。

答え

答え1

クリープは応力が大きいほど顕著に現れる。

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