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熱と蒸気の基礎 ミニテスト【第2回】

熱と蒸気の基礎(熱量・比熱・顕熱・潜熱・飽和蒸気・過熱蒸気)」の内容から出題するミニテスト第2回(全5問)です。水の比熱の特徴・過熱蒸気の定義・飽和温度と圧力の関係・熱量の計算式・潜熱の現場での意味など掘り下げた問題です。

熱と蒸気の基礎 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

水の比熱の特徴に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)水の比熱は鉄より小さい
(2)水の比熱は空気とほぼ同じ
(3)水の比熱は日常的な物質の中で特別に大きい
(4)水の比熱は温度によって大きく変化する
(5)水の比熱は0に近い

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正解:(3)水の比熱は日常的な物質の中で特別に大きい
水の比熱は約4.186 kJ/(kg・℃)で、鉄(約0.45)の約9倍、空気(約1.0)の約4倍と、日常的な物質の中で特別に大きい値です。だから水は「温まりにくく、冷めにくい」のです。

第2問

「過熱蒸気」の説明として、正しいものはどれか。

(1)水を凍らせてできた氷のこと
(2)水が沸騰してできたばかりの蒸気のこと
(3)飽和蒸気をさらに加熱して飽和温度より高くした蒸気のこと
(4)水を冷却して液体に戻したもの
(5)飽和蒸気と同じもの

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正解:(3)飽和蒸気をさらに加熱して飽和温度より高くした蒸気のこと
過熱蒸気は飽和蒸気をさらに加熱し、飽和温度を超えた温度にした蒸気です。過熱蒸気は飽和蒸気より多くの熱エネルギーを持っており、発電用のタービンなどに使われます。

第3問

飽和温度と圧力の関係に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)圧力が高くなると飽和温度は低くなる
(2)圧力が高くなると飽和温度も高くなる
(3)圧力と飽和温度は無関係である
(4)飽和温度は常に100℃で変わらない
(5)圧力が高くなると飽和温度は0℃になる

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正解:(2)圧力が高くなると飽和温度も高くなる
圧力が高いほど水の沸点(飽和温度)は高くなります。大気圧では100℃で沸騰しますが、圧力鍋の中(高圧)では120℃以上で沸騰します。ボイラーは高圧で運転するため、100℃よりはるかに高い温度の蒸気を作れるのです。

第4問

熱量の計算式「Q = m × c × Δt」で、cが表すものとして正しいものはどれか。

(1)質量
(2)温度差
(3)比熱
(4)圧力
(5)密度

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正解:(3)比熱
Q=m×c×Δt は熱量の基本計算式です。Q:熱量(kJ)、m:質量(kg)、c:比熱 kJ/(kg・℃)、Δt:温度差(℃)。比熱cは物質の「温まりやすさ」を表す値です。

第5問

ボイラーの燃料消費における潜熱の役割に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)ボイラーの燃料は主に水の温度を上げることに使われる
(2)ボイラーの燃料の大半は水を蒸気に変えること(潜熱の供給)に使われる
(3)潜熱はボイラーでは使われない
(4)顕熱だけでボイラーは運転できる
(5)潜熱は燃料消費の1%未満である

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正解:(2)ボイラーの燃料の大半は水を蒸気に変えること(潜熱の供給)に使われる
蒸発潜熱は顕熱の約5.4倍と非常に大きいため、ボイラーの燃料の大半は水の温度を上げることではなく、水を蒸気に変えること(潜熱の供給)に使われています。ボイラーの効率を語る上で蒸発潜熱の理解は不可欠です。

結果の振り返り

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5問正解 完璧!
3〜4問正解 あと一歩!
0〜2問正解 解説記事を読み直しましょう

解説記事に戻って復習する → 熱と蒸気の基礎(熱量・比熱・顕熱・潜熱・飽和蒸気・過熱蒸気)

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