【一般問題】熱量を求める

8月 20, 2021
10月 1, 2021
筆記試験攻略法
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筆記試験攻略法

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KOJO

KOJOだよ。みんな～、勉強頑張っているかい？
合格の役に立てるように、僕も熱量を上げてレッスンしていくよ。
いくよぉぉぉぉ！！！！

1 【一般問題】熱量を求める
2 問題演習

【一般問題】熱量を求める

…さて、そんなことで、今回のテーマは熱量の計算。

人間の熱量はさておき、電気の熱量（ジュール）を求めるにはこの式を使おう。

電力［W］（電流［I］×電圧［V］）×時間（秒）＝熱量［J］

かけ算だけだからシンプルに見えるけど、中には抵抗［Ω］から電流［I］・電圧［V］を求めてから計算するものや、分や時間から秒に単位をそろえるもの、［J］を1,000倍した［kJ］（キロジュール）で回答するものなど引っかけ要素が潜んでいて、一度ハマっちゃうとなかなか正解にたどり着かなくなったりするんだ。

でも、そのパターンがわかれば楽勝でクリアできる問題でもある。

早速、一問解いてみようか。

電線の接続不良により、接続点の接触抵抗が0.5Ωとなった。この電線に20Aの電流が流れると、接続点から1時間に発生する熱量[ kJ ]は。
ただし、接触抵抗の値は変化しないものとする。

まずは電力を求めよう。

電圧［V］を、抵抗［Ω］×電流［I］で求める必要があるため、
（抵抗［Ω］×電流［I］）×電流［I］＝電力［W］より
0.5×20×20＝200

この200Wは1秒間の熱量。
つまり、熱量を求めるためには、1時間を秒に換算しなければいけないね。
60分と60秒にあたる60を２回かける必要があるから、
200×60×60＝720000［J］

最後に、［J］を［kJ］に変えるために、1km=1,000mと同じように1,000で割ろう。
答えは720［kJ］

熱量は、電力［W］（電流［I］×電圧［V］）×時間（秒）＝熱量［J］で求める。

問題演習

令和2年度下期午前

電線の接続不良により、接続点の接触抵抗が0.2Ωとなった。この電線に15Aの電流が流れると、接続点から1時間に発生する熱量［kJ］は。
ただし、接触抵抗の値は変化しないものとする。
イ. 11
ロ. 45
ハ. 72
ニ. 162

（抵抗［Ω］×電流［I］）×電流［I］＝電力［W］より
0.2×15×15＝45
1時間を秒に換算すると、
45×1×60×60＝162000
1,000［J］＝1［kJ］なので、
162［kJ］
正解はニ

令和2年度下期午後

電線の接続不良により、接続点の接触抵抗が0.2Ωとなった。この電線に10Aの電流が流れると、接続点から1時間に発生する熱量［kJ］は。
ただし、接触抵抗の値は変化しないものとする。
イ. 72
ロ. 144
ハ. 288
ニ. 576

（抵抗［Ω］×電流［I］）×電流［I］＝電力［W］より
0.2×10×10＝20
1時間を秒に換算すると、
20×1×60×60＝72000
1,000［J］＝1［kJ］なので、
72［kJ］
正解はイ

令和元年度下期

消費電力が500 Wの電熱器を、１時間30分使用したときの発熱量［ kJ ］は。
イ. 450
ロ. 750
ハ. 1800
ニ. 2700

これは電力が計算済みのサービス問題だね。
500×90×60＝2700000
1,000［J］＝1［kJ］なので、
2700［kJ］
正解はニ

平成30年度上期

電線の接続不良により、接続点の接触抵抗が0.2Ωとなった。この電線に15Aの電流が流れると、接続点から１時間に発生する熱量[ kJ ]は。
ただし、接触抵抗の値は変化しないものとする。
イ. 11
ロ. 45
ハ. 72
ニ. 162

平成30年度下期

電熱器により、60kgの水の温度を20K上昇させるのに必要な電力量［kW・h］は。ただし、水の比熱は4.2kJ／（kg・K）とし、熱効率は100%とする。
イ. 1
ロ. 1.2
ハ. 1.4
ニ. 1.6

ややこしい問題だね。
この20Kの「K」はケルビンといって絶対温度の単位なんだけど、ここでは普通に水を20度上昇させるものだと考えよう。
次に、比熱とは温度を1Kあげるために必要な熱量のこと。つまり、1kgの水を1K上昇させるために4.2kJが必要になるんだ。
ということで、必要な熱量を求める式は、
60×20×4.2＝5040［kJ］
［kJ］は1秒あたりの熱量なので、1時間あたりにするには3600で割る必要がある。
5040/3600＝1.4
正解はハ