電熱器により2 リットルの水を加熱したとき温度が10 ℃上昇した。この電熱器が発生した発熱量Q[kJ]は。ただし,電熱器…
一般問題 第12問
電熱器により2 リットルの水を加熱したとき温度が10 ℃上昇した。この電熱器が発生した発熱量Q[kJ]は。ただし,電熱器の熱効率は50 %とする。
- イ40
- ロ56
- ハ84
- ニ168
正答 ニ
正答は (4)。
【結論】
水を温めるのに要した熱量を求め、それを熱効率で割り戻すと、電熱器が発生した熱量になります。
水の質量 = 2[リットル] = 2[kg]
水が受け取った熱量 = 4.2[kJ/(kg・K)] × 2[kg] × 10[K]
= 84[kJ]
発生した熱量 = 84[kJ] ÷ 0.5
= 168[kJ]
【割るのか掛けるのかの見分け】
熱効率50%とは、電熱器が出した熱のうち半分しか水に伝わらなかった、という意味です。水に伝わったのが84kJなら、出した熱はその倍あったことになります。よって効率で「割り」ます。ここを掛けると42kJとなり、選択肢にもありません。
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熱効率 = 水が受け取った熱量 ÷ 電熱器が発生した熱量
この式を発生熱量について解いただけです。残りの半分は、容器や周囲の空気を温めるのに使われて逃げた分だと考えてください。
【使った定数】
水の比熱 4.2[kJ/(kg・K)]
水1リットルの質量 1[kg]
比熱は「1kgの水を1K(=1℃)上げるのに要する熱量」です。温度差は摂氏でもケルビンでも同じ値になるので、10℃の上昇はそのまま10Kとして使えます。
【誤りの選択肢】
(1) 40 比熱を2程度として扱うなど、定数を取り違えた場合
(2) 56 質量や温度差の扱いを誤った場合
(3) 84 水が受け取った熱量そのもの。熱効率で割り戻す最後の一手を忘れると、この値で止まります
【間違えやすい点】
(3) の84kJは計算の途中の値です。問題が聞いているのは「電熱器が発生した発熱量」であって、水が受け取った熱量ではありません。効率が条件に入っている問題では、どちらの熱量を問われているのかを最後にもう一度確かめてください。
出典:令和8年度上期(出題例)第一種電気工事士学科試験 問12(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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