平成24年度上期第二種電気工事士筆記試験(電気技術者試験センター)問4
電気に関する基礎理論
電力量に関する問題
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電熱器により、60リットルの水を20〔℃〕上昇させるのに必要な電力量〔kW・h〕は。ただし、1リットルの水の温度を1〔℃〕上昇させるのに必要なエネルギーは4.2〔kJ〕とし、熱効率は100〔%〕とする。
〔注〕本問題の計算で√2、√3 及び円周率πを使用する場合の数値は次によること。√2=1.41、√3=1.73、π=3.14
- イ1.0
- ロ1.2
- ハ1.4
- ニ1.6
答えと解説
✓ これが正解ハ1.4
解説
水の温度上昇の熱量5040 kJを電力量にして、1.4 kW・hです。
電熱器の熱量は、水の量と温度上昇と、水1リットルを1℃上げるのに要するエネルギーを掛けて求めます。熱効率が100 %なので、使った電気のエネルギーはすべて水の温度上昇に使われます。
水60リットルを20 ℃ 上げるのに必要な熱量は、60×20×4.2=5040 kJ です。電力量の単位 kW・h は、1 kW の電力を1時間使ったときの量で、1 kW・h=3600 kJ にあたります。したがって電力量は 5040÷3600=1.4 kW・h となります。
キロジュール(kJ)は熱量の単位で、1 kJ=1 kW・s(キロワット秒)なので、1時間は3600秒として割ります。単位が違うまま答えにしないことが大切です。
覚え方は、熱量を3600で割ると kW・h、です。
ほかの選択肢の解説
- イ1.0:1.0 kW・h は、水に必要な5040 kJ を3600 kJ で割った1.4 より小さい値です。この条件から計算しても、1.0 という値にはたどり着きません。
- ロ1.2:1.2 は、水の量60と温度上昇20を掛けた1200を1000で割った数字と同じですが、水のエネルギー4.2 kJ を掛けていない形です。必要な熱量を過小に見積もっています。
- ニ1.6:1.6 kW・h は、この条件の水の加熱に必要な電力量を上回ります。熱効率は100 %なので損失の分を上乗せする必要はなく、5040 kJ を kW・h にした1.4 が答えです。
出典:平成24年度上期第二種電気工事士筆記試験 問4(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(図・写真を問題冊子から切り出して画像で掲載・配線図の前書きを各問に複写・分数を1行に書き直し)。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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