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令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械(電気技術者試験センター)問12

機械

熱伝導率に関する問題

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電気炉の壁の外面に垂直に小穴をあけ,温度計を挿入して壁の外面から10 cm と30 cm の箇所で壁の内部温度を測定したところ,それぞれ72 ℃と142 ℃の値が得られた。炉壁の熱伝導率を0.94 W/ (m・K)とすれば,この炉壁からの単位面積当たりの熱損失[W/ m²]の値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,壁面に垂直な方向の温度こう配は一定とする。

答えと解説

✓ これが正解2329

解説

温度こう配350 K/mに熱伝導率0.94を掛けて329 W/m²です。

熱伝導によって壁を通る単位面積あたりの熱流は、q=λ×(温度差)/(距離)(λ は熱伝導率)で求めます。問では壁面に垂直な方向の温度こう配(距離あたりの温度の変化)が一定とされているので、壁の中の2点の温度差とその間の距離から求めることができます。

2点の間の距離は 30-10=20 cm=0.2 m、温度差は 142-72=70 K です。温度こう配は 70/0.2=350 K/m なので、単位面積あたりの熱損失は q=0.94×350=329 W/m² となります。

熱抵抗の考え方で検算します。単位面積あたり厚さ 0.2 m の部分の熱抵抗は 0.2/0.94≒0.213 m²・K/W で、q=70/0.213≒329 W/m² と同じ値になります。

温度差を、その2点の間の距離で割ること、cm を m に直すことの2点を確かめると間違えにくくなります。

ほかの選択肢の解説

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出典:令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械 問12(電気技術者試験センター)。1問ずつ解ける形に加工しています(B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し)。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。

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