ミニテスト 燃料及び燃焼

伝熱の基礎 ミニテスト【第1回】

伝熱の基礎(伝導伝熱・対流伝熱・放射伝熱)」の内容から出題するミニテスト第1回(全5問)です。伝熱の3種類・伝導伝熱の説明・放射伝熱の特徴・炉内で主体となる伝熱方式・熱伝導率の大小関係など基本事項を出題しています。

伝熱の基礎 ミニテスト

第1回 第2回 第3回

テストの使い方

まず自分で答えを考えてから「解答を見る」をタップしてください。間違えた問題は解説記事に戻って確認すると効果的です。

第1問

熱の伝わり方の3種類として、正しい組合せはどれか。

(1)伝導伝熱・対流伝熱・放射伝熱
(2)伝導伝熱・膨張伝熱・収縮伝熱
(3)対流伝熱・蒸発伝熱・凝縮伝熱
(4)放射伝熱・電磁伝熱・音波伝熱
(5)伝導伝熱・対流伝熱・圧力伝熱

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正解:(1)伝導伝熱・対流伝熱・放射伝熱
熱の伝わり方は3種類です。①伝導伝熱(固体の中を熱が伝わる)②対流伝熱(液体や気体の流れで熱が運ばれる)③放射伝熱(電磁波で熱が伝わる)。ボイラーの中ではこの3つがすべて同時に起こっています。

第2問

伝導伝熱(熱伝導)の説明として、正しいものはどれか。

(1)液体や気体の流れによって熱が運ばれる現象
(2)電磁波(赤外線など)によって熱が伝わる現象
(3)物質の中を、高温側から低温側へ分子の振動が伝わることで熱が移動する現象
(4)真空中でも熱が伝わる現象
(5)物質が移動することで熱が運ばれる現象

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正解:(3)物質の中を、高温側から低温側へ分子の振動が伝わることで熱が移動する現象
伝導伝熱は物質そのものが移動するわけではなく、分子の振動が隣の分子に伝わっていく形で熱が高温側から低温側へ移動します。フライパンの取っ手が根元から先端に向かってだんだん熱くなるのが典型例です。(1)は対流伝熱、(2)(4)は放射伝熱の説明です。

第3問

放射伝熱の特徴として、正しいものはどれか。

(1)固体の中だけで起こる
(2)流体の流れが必要である
(3)真空中では伝わらない
(4)物質がなくても電磁波で熱が伝わり、真空中でも伝わる
(5)温度差がなくても伝わる

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正解:(4)物質がなくても電磁波で熱が伝わり、真空中でも伝わる
放射伝熱は電磁波(赤外線など)を放出して熱を伝える現象で、伝導や対流と違い物質を介さなくても伝わります。太陽の熱が宇宙空間(真空)を超えて地球に届くのも放射伝熱です。温度が高いほど放射エネルギーが大きくなります。

第4問

ボイラーの炉内(燃焼室)で最も大きな割合を占める伝熱方式として、正しいものはどれか。

(1)伝導伝熱
(2)対流伝熱
(3)放射伝熱
(4)蒸発伝熱
(5)3つの方式が完全に均等

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正解:(3)放射伝熱
炉内は1000℃以上の高温になるため、高温の火炎や燃焼ガスからの放射伝熱が最も大きな割合を占めます。放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例する(ステファン・ボルツマンの法則)ため、高温ほど放射の影響が大きくなります。一方、煙道では温度が下がるため対流伝熱が主体になります。

第5問

熱伝導率の大小関係として、正しいものはどれか。

(1)空気>水>鉄>銅
(2)銅>鉄>水>空気
(3)水>銅>鉄>空気
(4)すべての物質の熱伝導率は同じ
(5)鉄>銅>空気>水

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正解:(2)銅>鉄>水>空気
金属は熱伝導率が大きく(熱が伝わりやすい)、特に銅は非常に大きいです。水は金属より小さく、空気やガスは最も小さい(熱が伝わりにくい)です。スケールの熱伝導率は金属よりずっと小さいため、スケールが付着すると伝熱効率が大幅に低下します。

結果の振り返り

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