学識
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- 正解済みまだ正解していませんQ1
圧力の表し方について、正しいものはどれか。
正解: 2. 大気圧0.10 MPaの所で真空計が0.03 MPaを示す容器内の絶対圧力は0.07 MPaである。
解説: 「真空計が0.03 MPaを示す容器内の絶対圧力は0.07 MPa」が正しい記述です。絶対圧力は完全な真空を0とする圧力、ゲージ圧力は大気圧を0とする圧力で、絶対圧力＝ゲージ圧力＋大気圧の関係があります。真空計は大気圧より低い分を示すので、絶対圧力＝0.10−0.03＝0.07 …
関連キーワード: ゲージ圧力・絶対圧力・真空計・圧力の単位
- 正解済みまだ正解していませんQ2
水を満たした開放タンクがある。水面から深さ15 mの底面に働く水の圧力（ゲージ圧力）はおよそいくらか。水の密度は1,000 kg/m³、重力加速度g＝9.8 m/s²、大気圧は0.101 MPaとする。
正解: 1. 0.147 MPa
解説: 底面のゲージ圧力は約0.147 MPaです。液柱の底の圧力はp＝ρghで、ρ＝1,000 kg/m³、g＝9.8 m/s²、h＝15 mを代入するとp＝1,000×9.8×15＝147,000 Pa＝0.147 MPaです（1 MPa＝10⁶ Pa）。この値は大気圧を0とした水に…
関連キーワード: 液柱の圧力・ρgh・ゲージ圧力・単位の換算
- 正解済みまだ正解していませんQ3
内径200 mmのシリンダ内で、ピストンの受圧面にゲージ圧力1.0 MPaの気体の圧力が一様に働いている。ピストンを押す正味の力（反対側の大気圧の分を差し引いた力）はおよそいくらか。円周率は3.14とする。
正解: 3. 31.4 kN
解説: ピストンを押す正味の力は約31.4 kNです。力は圧力×受圧面積で、受圧面積は内径dを使ってA＝πd²/4です。d＝200 mm＝0.2 mなので、A＝3.14×0.2×0.2÷4＝0.0314 m²となり、ゲージ圧力1.0 MPa＝1.0×10⁶ Paを掛けてF＝1.0×10⁶…
関連キーワード: 圧力と力・受圧面積・円の面積・シリンダ
- 正解済みまだ正解していませんQ4
SI単位について、誤っているものはどれか。
正解: 4. 温度差1 Kは、温度差1 ℃の1.8倍の大きさである。
解説: 誤っているのは「温度差1 Kは、温度差1 ℃の1.8倍の大きさである」です。熱力学温度T［K］とセルシウス温度t［℃］はT＝t＋273.15（計算ではT＝t＋273）の関係で、目盛りの間隔は同じなので、温度差1 Kと温度差1 ℃は等しい大きさです。1.8倍になるのはファーレンハイ…
関連キーワード: SI単位・熱力学温度・セルシウス温度・ワット
- 正解済みまだ正解していませんQ5
内容積が一定の容器に気体が入っており、温度20 ℃で絶対圧力は1.2 MPaであった。この気体を80 ℃まで加熱したときの絶対圧力はおよそいくらか。気体は理想気体とし、絶対温度T［K］＝t［℃］＋273とする。
正解: 5. 1.45 MPa
解説: 加熱後の絶対圧力は約1.45 MPaです。内容積が一定の理想気体では、圧力は絶対温度に比例します（P₁/T₁＝P₂/T₂）。T₁＝20＋273＝293 K、T₂＝80＋273＝353 Kなので、P₂＝1.2×353÷293≒1.45 MPa（絶対圧力）となります。「4.8 MPa…
関連キーワード: ボイル・シャルルの法則・定容変化・絶対温度
- 正解済みまだ正解していませんQ6
内容積40 Lの容器に窒素が入っており、温度は27 ℃、圧力計の読み（ゲージ圧力）は0.9 MPaである。容器内の窒素の質量はおよそいくらか。窒素は理想気体とし、モル質量28 g/mol、気体定数R＝8.31 J/(mol·K)、大気圧0.1 MPa、T［K］＝t［℃］＋273とする。
正解: 4. 0.45 kg
解説: 窒素の質量は約0.45 kgです。理想気体の状態方程式PV＝nRTから、質量はm＝PVM/(RT)で求めます。圧力は絶対圧力でP＝0.9＋0.1＝1.0 MPa＝1.0×10⁶ Pa、体積V＝40 L＝0.040 m³、温度T＝27＋273＝300 K、モル質量M＝28 g/mo…
関連キーワード: 理想気体の状態方程式・絶対圧力・モル質量・気体の質量
- 正解済みまだ正解していませんQ7
水素1.0 kgを0 ℃、0.1013 MPa（標準状態）の気体にしたときの体積はおよそいくらか。水素は理想気体とし、水素のモル質量は2 g/mol、標準状態で理想気体1 molの体積は22.4 Lとする。
正解: 2. 11.2 m³
解説: 標準状態での体積は約11.2 m³です。水素（H₂）のモル質量は2 g/molなので、1.0 kg＝1,000 gの物質量はn＝1,000÷2＝500 molです。標準状態（0 ℃、0.1013 MPa）で理想気体1 molの体積は22.4 Lなので、V＝500×22.4＝11,…
関連キーワード: 物質量・モル体積・標準状態・水素
- 正解済みまだ正解していませんQ8
水素75 mol%、窒素25 mol%の混合気体が、容器内に全圧（絶対圧力）2.0 MPaで入っている。この混合気体について、正しいものはどれか。気体は理想気体とし、モル質量は水素2 g/mol、窒素28 g/molとする。
正解: 5. 窒素の分圧は、全圧に窒素のモル分率0.25を掛けた0.5 MPaである。
解説: 「窒素の分圧は、全圧に窒素のモル分率0.25を掛けた0.5 MPa」が正しい記述です。理想気体の混合気体では、各成分の分圧は全圧にその成分のモル分率を掛けた値で（ドルトンの分圧の法則）、窒素は2.0×0.25＝0.5 MPa、水素は2.0×0.75＝1.5 MPaです。分圧は全圧…
関連キーワード: 混合気体・分圧・モル分率・平均分子量
- 正解済みまだ正解していませんQ9
実在気体の圧縮係数Z（Z＝PV/(nRT)）について、誤っているものはどれか。
正解: 3. Zが1より小さいとき、実在気体の体積は、同じ物質量・温度・圧力の理想気体より大きい。
解説: 誤っているのは「Zが1より小さいとき、実在気体の体積は、同じ物質量・温度・圧力の理想気体より大きい」です。圧縮係数はZ＝PV/(nRT)で、同じ物質量・温度・圧力の理想気体の体積をV₀＝nRT/Pとすると、実在気体の体積はV＝ZV₀です。Z＜1ならV＜V₀で、体積は理想気体より小…
関連キーワード: 実在気体・圧縮係数・理想気体からのずれ
- 正解済みまだ正解していませんQ10
圧力計の読み（ゲージ圧力）が0.4 MPaの空気0.5 m³を、温度を一定に保ったまま圧縮したところ、圧力計の読みは1.9 MPaになった。圧縮後の空気の体積はおよそいくらか。空気は理想気体とし、大気圧は0.1 MPaとする。
正解: 2. 0.125 m³
解説: 圧縮後の体積は約0.125 m³です。温度が一定の理想気体ではボイルの法則P₁V₁＝P₂V₂が成り立ち、圧力は絶対圧力で使います。P₁＝0.4＋0.1＝0.5 MPa、P₂＝1.9＋0.1＝2.0 MPaなので、V₂＝0.5×0.5÷2.0＝0.125 m³となります。「0.10…
関連キーワード: ボイルの法則・等温変化・絶対圧力
- 正解済みまだ正解していませんQ11
窒素を温度0 ℃のまま絶対圧力2.0 MPaまで圧縮したときの密度はおよそいくらか。窒素は理想気体とし、モル質量28 g/mol、0 ℃・0.1013 MPaで理想気体1 molの体積は22.4 Lとする。
正解: 3. 24.7 kg/m³
解説: 密度は約24.7 kg/m³です。0 ℃・0.1013 MPaでの窒素の密度は、1 molの質量28 gを1 molの体積22.4 Lで割り、28÷22.4＝1.25 g/L＝1.25 kg/m³です。理想気体の密度ρ＝PM/(RT)は、温度が同じなら絶対圧力に比例するので、ρ＝…
関連キーワード: 気体の密度・モル体積・理想気体・窒素
- 正解済みまだ正解していませんQ12
閉じた系の気体の内部エネルギーが80 kJであった。この気体に外部から50 kJの熱を加えたところ、気体は膨張して外部に20 kJの仕事をした。運動エネルギーと位置エネルギーの変化は無視できるとき、変化の後の内部エネルギーはいくらか。
正解: 1. 110 kJ
解説: 変化の後の内部エネルギーは110 kJです。閉じた系の熱力学の第一法則は、系が受け取った熱をQ、系が外部にした仕事をWとしてΔU＝Q−Wです。Q＝50 kJ、W＝20 kJなのでΔU＝50−20＝30 kJとなり、内部エネルギーは80＋30＝110 kJになります。加えた熱の一部…
関連キーワード: 熱力学の第一法則・内部エネルギー・閉じた系
- 正解済みまだ正解していませんQ13
理想気体の比熱と比熱比について、誤っているものはどれか。
正解: 5. 単原子分子のヘリウムの比熱比は、2 原子分子の窒素の比熱比より小さい。
解説: 「単原子分子のヘリウムの比熱比は、2 原子分子の窒素の比熱比より小さい」が誤りです。比熱比は気体ごとに値が決まり、300 K・0.1 MPa ではヘリウムが cp／cv＝5.193／3.116≒1.67、窒素が 1.041／0.743≒1.40 で、単原子分子の気体の方が大きくな…
関連キーワード: 定圧比熱・定容比熱・比熱比・マイヤーの関係・単原子分子
- 正解済みまだ正解していませんQ14
理想気体の状態変化について、正しいものはどれか。
正解: 3. 理想気体の等温変化では内部エネルギーが変わらないので、等温膨張のときに気体へ加えた熱量は、すべて外部への仕事になる。
解説: 「等温変化では内部エネルギーが変わらないので…すべて外部への仕事になる」が正しい記述です。理想気体の内部エネルギーは温度だけで決まるので、温度が一定の等温変化では内部エネルギーの変化 ΔU が 0 です。熱力学の第一法則 Q＝ΔU＋W から Q＝W となり、等温膨張で加えた熱量は…
関連キーワード: 等温変化・断熱変化・定容変化・ポリトロープ変化・熱力学の第一法則
- 正解済みまだ正解していませんQ15
比熱比 1.4 の窒素を、温度 20 ℃・絶対圧力 0.2 MPa から絶対圧力 0.8 MPa まで可逆断熱圧縮した。圧縮後の窒素の温度はおよそいくらか。窒素は理想気体、絶対温度 T［K］＝t［℃］＋273 とし、必要なら 4 の 2/7 乗＝1.486、4 の 2/5 乗＝1.741、4 の 5/7 乗＝2.692 を用いよ。
正解: 1. 約 162 ℃
解説: 「約 162 ℃」が正解です。理想気体の可逆断熱変化では T2／T1＝(p2／p1)^((κ−1)／κ) が成り立ち、温度は絶対温度、圧力は絶対圧力で計算します。κ＝1.4 なら指数は (1.4−1)÷1.4＝2/7 です。T1＝20＋273＝293 K、圧力比 p2／p1＝0.…
関連キーワード: 断熱圧縮・比熱比・絶対温度・絶対圧力・圧力比
- 正解済みまだ正解していませんQ16
空気を絶対圧力 0.1 MPa で吸い込み、絶対圧力 0.9 MPa まで 2 段で圧縮する。段の間の中間冷却器で空気を吸込み温度まで冷やし、両段とも同じポリトロープ指数で圧縮するとき、理論上の所要動力が最小となる中間圧力（絶対圧力）はおよそいくらか。
正解: 5. 0.30 MPa
解説: 「0.30 MPa」が正解です。中間冷却器で吸込み温度まで冷やす 2 段圧縮では、両段の圧縮の仕方が同じなら、各段の圧力比を等しくしたときに理論上の所要動力が最小になります。吸込み圧力を p1、吐出し圧力を p2、中間圧力を pm とすると pm／p1＝p2／pm なので、pm＝…
関連キーワード: 多段圧縮・中間圧力・圧力比・中間冷却器・所要動力
- 正解済みまだ正解していませんQ17
空気 2.0 kg を内容積の変わらない密閉容器に入れ、20 ℃ から 120 ℃ まで加熱した。空気に加えた熱量はおよそいくらか。空気は理想気体とし、定圧比熱を 1.0 kJ/(kg·K)、比熱比を 1.4 とする。
正解: 1. 143 kJ
解説: 「143 kJ」が正解です。内容積の変わらない定容変化では外部への仕事が 0 なので、加えた熱量はすべて内部エネルギーの増加になり、Q＝m×cv×(T2−T1) で求めます。比熱比は κ＝cp／cv なので、定容比熱は cv＝cp÷κ＝1.0÷1.4≒0.714 kJ/(kg·K…
関連キーワード: 定容変化・定容比熱・比熱比・熱量・内部エネルギー
- 正解済みまだ正解していませんQ18
気体を弁で絞って膨張させる絞り膨張について、誤っているものはどれか。
正解: 3. 理想気体を断熱的に絞り膨張させると、可逆断熱膨張と同じように、前後の圧力の比に応じて温度が下がる。
解説: 「理想気体を断熱的に絞り膨張させると…温度が下がる」が誤りです。絞り膨張は、熱の出入りも外部への仕事もない流れの変化で、弁の前後でエンタルピーが等しい等エンタルピー変化です。理想気体のエンタルピーの変化は Δh＝cp×ΔT で温度だけで決まるので、エンタルピーが等しければ温度も変…
関連キーワード: 絞り膨張・等エンタルピー変化・ジュール・トムソン効果・断熱膨張・不可逆変化
- 正解済みまだ正解していませんQ19
内径 100 mm の管を平均流速 1.5 m/s で流れてきた水が、そのまま内径 50 mm の管へ流れ込む。内径 50 mm の管での平均流速はおよそいくらか。水は非圧縮性とし、管は満水で流れているものとする。
正解: 2. 6.0 m/s
解説: 「6.0 m/s」が正解です。定常な流れでは、管のどの断面でも質量流量が等しくなります（連続の式）。非圧縮性の水では体積流量 Q＝A×v（断面積×平均流速）が一定です。円管の断面積は A＝πd²／4 で内径 d の 2 乗に比例するので、v2＝v1×(d1／d2)²＝1.5×(1…
関連キーワード: 連続の式・体積流量・平均流速・断面積・非圧縮性流体
- 正解済みまだ正解していませんQ20
内径 80 mm の管の中を、水が平均流速 2.0 m/s で満水で流れている。この管の体積流量はおよそいくらか。円周率は 3.14 とする。
正解: 4. 36 m³/h
解説: 「36 m³/h」が正解です。体積流量は Q＝A×v（断面積×平均流速）で、円管の断面積は A＝πd²／4 です。d＝80 mm＝0.08 m なので、A＝3.14×0.08²÷4＝3.14×0.0064÷4＝0.005024 m²、Q＝0.005024×2.0＝0.010048…
関連キーワード: 体積流量・断面積・平均流速・単位の換算・円管
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- 正解済みまだ正解していませんQ21
水平に置かれた管の中を水が流れ、流速 2.0 m/s の断面から、管が細くなって流速 4.0 m/s になる断面へ移る。損失を無視すると、2 つの断面の間の圧力の低下はおよそいくらか。水の密度は 1,000 kg/m³、重力の加速度は 9.8 m/s² とする。
正解: 2. 6 kPa
解説: 「6 kPa」が正解です。損失のない流れのベルヌーイの定理は p＋ρv²／2＋ρgz＝一定で、管が水平なら高さの項は 2 つの断面で等しいので消えます。p1−p2＝ρ(v2²−v1²)／2＝1,000×(4.0²−2.0²)÷2＝1,000×(16−4)÷2＝6,000 Pa＝6…
関連キーワード: ベルヌーイの定理・動圧・圧力の低下・流速・水平管
- 正解済みまだ正解していませんQ22
円管内の流れの状態（層流と乱流）とレイノルズ数について、正しいものはどれか。
正解: 4. 円管内の層流の流速は、管の中心で最大、管壁で最小の放物線状に分布し、平均流速は最大流速のおよそ半分である。
解説: 「層流の流速は、管の中心で最大、管壁で最小の放物線状に分布し…最大流速のおよそ半分」が正しい記述です。層流では流体が層をなしてほとんど混ざらずに流れ、管壁に近いほど粘性で流れが遅くなるため、流速は放物線状に分布し、平均流速は中心の最大流速のおよそ半分になります。これに対し乱流の流…
関連キーワード: 層流・乱流・レイノルズ数・流速分布・粘度
- 正解済みまだ正解していませんQ23
内径 0.10 m・長さ 100 m の水平な直管の中を、水が平均流速 2.0 m/s で流れている。管摩擦係数を 0.02、水の密度を 1,000 kg/m³ とするとき、摩擦による圧力損失はおよそいくらか。重力の加速度は 9.8 m/s² とする。
正解: 4. 40 kPa
解説: 「40 kPa」が正解です。ダルシー・ワイスバッハの式は Δp＝λ×(L／d)×ρv²／2 で、λ は管摩擦係数、L は管の長さ、d は内径です。L／d＝100÷0.10＝1,000、ρv²／2＝1,000×2.0²÷2＝2,000 Pa なので、Δp＝0.02×1,000×2,…
関連キーワード: ダルシー・ワイスバッハの式・管摩擦係数・圧力損失・損失水頭・動圧
- 正解済みまだ正解していませんQ24
毎分 0.6 m³ の水 (密度 1,000 kg/m³) を全揚程 50 m で送るポンプがある。ポンプの効率を 0.7、重力加速度を 9.8 m/s² とするとき、このポンプの軸動力に最も近いものはどれか。
正解: 5. 7.0 kW
解説: 軸動力は「7.0 kW」です。ポンプが水に与える動力 (水動力) は、密度ρ・重力加速度g・体積流量Q・全揚程Hの積 ρgQH で表され、軸から入れる動力 (軸動力) は水動力を効率ηで割った値になります。流量は毎分 0.6 m³ なので、秒あたりに直すと 0.6 ÷ 60 = …
関連キーワード: ポンプ・軸動力・水動力・ポンプ効率・全揚程
- 正解済みまだ正解していませんQ25
長さ 2 m の鋼の丸棒に、軸方向に 100 MPa の引張応力が生じている。鋼の縦弾性係数を 200 GPa とし、応力は比例限度の内にあるものとするとき、この棒の伸びとして正しいものはどれか。
正解: 4. 1.0 mm
解説: 伸びは「1.0 mm」です。比例限度の内ではフックの法則が成り立ち、ひずみε = 応力σ ÷ 縦弾性係数E、伸び = ε × 元の長さLです。単位を MPa にそろえると E = 200 GPa = 200,000 MPa なので、ε = 100 ÷ 200,000 = 5 × …
関連キーワード: フックの法則・ひずみ・縦弾性係数・伸び・引張応力
- 正解済みまだ正解していませんQ26
内径 2,000 mm、板厚 16 mm の薄肉円筒胴に、内圧 1.6 MPa が加わっている。胴の板に生じる応力について、正しいものはどれか。ただし、薄肉円筒として扱い、内径を用いて計算するものとする。
正解: 2. 周方向の応力は 100 MPa、軸方向の応力は 50 MPa である。
解説: 「周方向の応力は 100 MPa、軸方向の応力は 50 MPa」が正しい記述です。薄肉円筒の周方向の応力 (円周に沿う向きの応力) は σθ = PD/(2t)、軸方向の応力は σz = PD/(4t) です。代入すると σθ = 1.6 × 2,000 ÷ (2 × 16) =…
関連キーワード: 薄肉円筒・周方向の応力・軸方向の応力・長手継手・内圧
- 正解済みまだ正解していませんQ27
内径 1,500 mm の円筒胴を内圧 2.0 MPa で使う。材料の許容引張応力は 120 MPa、長手継手の溶接継手効率は 0.8 である。内圧に耐えるのに必要な胴の最小の板厚として正しいものはどれか。ただし、薄肉円筒として内径で計算し、腐れしろは考えず、小数第 2 位を四捨五入する。
正解: 5. 15.6 mm
解説: 必要な最小の板厚は「15.6 mm」です。円筒胴では周方向の応力 PD/(2t) が軸方向の応力 PD/(4t) の 2 倍なので、周方向の応力で板厚を決めます。長手継手の溶接部は母材より弱いとみて、許容引張応力σaに溶接継手効率ηを掛けた値までしか使えないとすると、PD/(2t…
関連キーワード: 必要板厚・溶接継手効率・許容引張応力・円筒胴・周方向の応力
- 正解済みまだ正解していませんQ28
内径 10 m、板厚 25 mm の球形貯槽に、内圧 0.8 MPa が加わっている。胴板に生じる応力として正しいものはどれか。ただし、薄肉の球殻として扱い、内径を用いて計算するものとする。
正解: 1. 80 MPa
解説: 胴板の応力は「80 MPa」です。薄肉の球殻を中心を通る面で 2 つに分けて考えると、内圧が半球を押す力 P × πD²/4 を、切り口の板の断面 πD × t が支えます。σ × πDt = P × πD²/4 から σ = PD/(4t) となり、球殻ではどの向きにも同じ大き…
関連キーワード: 球形貯槽・薄肉球殻・膜応力・内圧・応力の計算
- 正解済みまだ正解していませんQ29
引張強さ 400 MPa の材料で丸棒をつくり、31.4 kN の引張荷重を受けさせる。安全率を 4 とするとき、必要な丸棒の最小の直径として正しいものはどれか。ただし、円周率は 3.14 とする。
正解: 5. 20 mm
解説: 必要な最小の直径は「20 mm」です。許容応力は引張強さを安全率で割った値で、400 ÷ 4 = 100 MPa (= 100 N/mm²) です。必要な断面積は荷重を許容応力で割って、31,400 N ÷ 100 N/mm² = 314 mm² になります。円の断面積は πd²…
関連キーワード: 安全率・許容応力・引張強さ・必要な直径・断面積
- 正解済みまだ正解していませんQ30
両端を動かないように固定した鋼の棒を、全体が一様になるように 40 K 加熱した。鋼の縦弾性係数を 200 GPa、線膨張係数を 1.2 × 10⁻⁵ /K とするとき、この棒に生じる熱応力について、正しいものはどれか。
正解: 4. 加熱したときには、およそ 96 MPa の圧縮の熱応力が生じる。
解説: 「加熱したときには、およそ 96 MPa の圧縮の熱応力が生じる」が正しい記述です。自由な棒なら加熱で αΔT のひずみだけ伸びますが、両端を固定すると伸びを押し戻されるので、そのひずみに見合う圧縮の応力 σ = EαΔT が生じます。E = 200 GPa = 200,000 …
関連キーワード: 熱応力・線膨張係数・縦弾性係数・両端固定・圧縮応力
- 正解済みまだ正解していませんQ31
軟鋼の引張試験で得られる応力−ひずみ線図について、誤っているものはどれか。ただし、応力は荷重を試験片の元の断面積で割った値とする。
正解: 1. 引張強さは、試験片が破断した瞬間の荷重を元の断面積で割った値である。
解説: 誤っているのは「引張強さは、試験片が破断した瞬間の荷重を…」です。引張強さは、引張試験で試験片が耐えた最大の荷重を元の断面積で割った値で、線図の最も高い点に当たります。軟鋼では最大の荷重の後にくびれが生じ、破断するときの荷重は最大の荷重より小さいので、破断したときの応力 (破断応…
関連キーワード: 応力−ひずみ線図・引張強さ・比例限度・降伏点・永久ひずみ
- 正解済みまだ正解していませんQ32
材料の応力集中とクリープについて、正しいものはどれか。
正解: 3. 高温で一定の荷重を受け続けると、応力が一定でも時間とともにひずみが増えていく現象をクリープという。
解説: 「高温で一定の荷重を受け続けると…現象をクリープという」が正しい記述です。クリープは、高温で一定の荷重 (応力) を受け続けた材料が、時間とともにゆっくり変形し続ける現象です。「平均の応力を…局部の最大の応力で割った値」は誤りで、分子と分母が逆です。応力集中係数 (局部の最大の応…
関連キーワード: 応力集中・応力集中係数・切欠き・クリープ・永久ひずみ
- 正解済みまだ正解していませんQ33
直径 10 mm のピンが、二面せん断の状態で 15.7 kN の荷重を受けている。ピンに生じる平均のせん断応力として正しいものはどれか。ただし、円周率は 3.14 とする。
正解: 3. 100 MPa
解説: 平均のせん断応力は「100 MPa」です。二面せん断では、ピンが 2 つの断面で同時に切られようとするので、荷重を受け持つ面積はピンの断面積の 2 倍になります。断面積は πd²/4 = 3.14 × 10² ÷ 4 = 78.5 mm² なので、τ = 15,700 N ÷ (…
関連キーワード: せん断応力・二面せん断・ピン・断面積・応力の計算
- 正解済みまだ正解していませんQ34
厚さ 10 mm の鋼板 (熱伝導率 50 W/(m·K)) の片面に、厚さ 50 mm の断熱材 (熱伝導率 0.05 W/(m·K)) を密着させた 2 層の平板がある。両側の表面の温度差が 100 K の定常状態のとき、この平板を通る熱流束 (単位面積あたりの伝熱量) に最も近いものはどれか。
正解: 2. 100 W/m²
解説: 熱流束は「100 W/m²」に最も近くなります。平板の熱伝導では、各層の熱抵抗が厚さ ÷ 熱伝導率 (L/k) で、重ねた層では熱抵抗を足し合わせ、熱流束 q = 温度差 ÷ 熱抵抗の和となります。厚さを m に直すと、鋼板の熱抵抗は 0.010 ÷ 50 = 0.0002 m²…
関連キーワード: 熱伝導・熱抵抗・多層平板・熱流束・断熱材
- 正解済みまだ正解していませんQ35
表面温度 60 ℃ の平らな壁が、温度 20 ℃ の空気に接している。壁と空気の間の熱伝達率を 10 W/(m²·K)、伝熱面積を 5 m² とするとき、壁から空気へ対流で伝わる熱量 (熱流量) に最も近い値はどれか。
正解: 1. 2,000 W
解説: 「2,000 W」が正しい値です。固体の表面とそれに接して流れる流体の間で対流によって伝わる熱量は、熱伝達率h、伝熱面積A、表面と流体の温度差ΔTを用いてQ＝hAΔTで表されます。温度差は60−20＝40 ℃で、温度の差は℃で表してもKで表しても同じ40 Kです。代入するとQ＝1…
関連キーワード: 対流熱伝達・熱伝達率・温度差・伝熱面積
- 正解済みまだ正解していませんQ36
黒体とみなせる物体の表面温度が 27 ℃ から 327 ℃ に上がった。表面の単位面積から単位時間に放射される熱エネルギーは、もとの何倍になるか。最も近いものを選べ。ただし、絶対温度 T [K] はセルシウス温度 t [℃] を用いて T = t + 273 とする。
正解: 5. 16 倍
解説: 「16 倍」が正しい値です。黒体が放射する熱エネルギーはステファン・ボルツマンの法則によりQ＝σAT⁴で表され、絶対温度Tの4乗に比例します（σはステファン・ボルツマン定数、Aは表面積）。27 ℃は27＋273＝300 K、327 ℃は327＋273＝600 Kなので、絶対温度は…
関連キーワード: 放射伝熱・黒体・ステファン・ボルツマンの法則・絶対温度
- 正解済みまだ正解していませんQ37
向流 (対向流) 形の熱交換器で、高温流体が 200 ℃ で入って 60 ℃ で出て、低温流体が 30 ℃ で入って 50 ℃ で出る。この熱交換器の対数平均温度差に最も近い値はどれか。必要であれば ln 5 = 1.609、ln 17 = 2.833 を用いよ。
正解: 3. 74.6 K
解説: 「74.6 K」が正しい値です。対数平均温度差は、熱交換器の両端での2つの流体の温度差をΔT₁、ΔT₂とすると、(ΔT₁−ΔT₂)÷ln(ΔT₁/ΔT₂)で求めます。向流では、高温流体の入口の側で出ていく低温流体と、高温流体の出口の側で入ってくる低温流体と向き合います。したがって…
関連キーワード: 対数平均温度差・向流・並流・熱交換器
- 正解済みまだ正解していませんQ38
内径 300 mm の管の端を平らなふたでふさぎ、8 本のボルトで締め付けている。管の中の圧力 (ゲージ圧力) が 1.0 MPa のとき、内圧によってふたに働く力を 8 本のボルトが等しく受けるとすると、ボルト 1 本に生じる引張応力に最も近い値はどれか。ボルト 1 本の有効断面積は 157 mm²、円周率は 3.14 とし、ガスケットを締め付けるための力は考えない。
正解: 4. 56 MPa
解説: 「56 MPa」が正しい値です。ふたが内圧から受ける力は、圧力に内径の円の面積を掛けて求めます。面積はπd²/4＝3.14×300²÷4＝70,650 mm²で、1.0 MPa＝1.0 N/mm²なので、力は1.0×70,650＝70,650 Nです。これを8本で等しく受けるので…
関連キーワード: ボルトの引張応力・内圧による荷重・ゲージ圧力・有効断面積
- 正解済みまだ正解していませんQ39
電動機が動力 15 kW、回転速度 1,500 min⁻¹ で軸を回している。このとき軸に伝わるトルクに最も近い値はどれか。円周率は 3.14 とする。
正解: 5. 95.5 N·m
解説: 「95.5 N·m」が正しい値です。回転する軸の動力Pは、トルクTと角速度ωの積P＝Tωで表されます。角速度は1分あたりの回転数nから、ω＝2πn÷60で求めます。ω＝2×3.14×1,500÷60＝157 rad/sで、動力は15 kW＝15,000 Wなので、T＝15,000…
関連キーワード: トルク・動力・角速度・回転速度
- 正解済みまだ正解していませんQ40
直径 40 mm の中実丸軸に 500 N·m のトルクが働いている。軸の表面に生じる最大ねじり応力に最も近い値はどれか。円周率は 3.14 とする。
正解: 2. 39.8 MPa
解説: 「39.8 MPa」が正しい値です。中実丸軸の最大ねじり応力τは、トルクTを極断面係数Zpで割ってτ＝T/Zpと求め、中実丸軸ではZp＝πd³/16です。d＝40 mmなのでZp＝3.14×40³÷16＝3.14×64,000÷16＝12,560 mm³です。トルクは単位をそろえ…
関連キーワード: ねじり応力・極断面係数・中実丸軸・トルク
- 正解済みまだ正解していませんQ41
鋼の熱処理について、誤っているものはどれか。
正解: 3. 焼なましは、鋼を変態点より高い温度に加熱した後に水や油の中で急に冷やす処理で、鋼の硬さを高める。
解説: 「焼なましは…水や油の中で急に冷やす処理で、鋼の硬さを高める」が誤りです。水や油で急に冷やして硬くするのは焼入れです。焼なましは、鋼をゆっくり高い温度に加熱して長く保った後に冷やす処理で、鋼を軟らかくして延性を高め、熱処理・溶接・機械加工で生じた内部の応力を除き、結晶の組織を整え…
関連キーワード: 熱処理・焼入れ・焼なまし・焼ならし・オーステナイト系ステンレス鋼
- 正解済みまだ正解していませんQ42
長さ 0.5 m の片持ちはりの自由端に、1 kN の集中荷重が下向きに働いている。はりの断面は幅 20 mm、高さ 50 mm の長方形で、高さの方向が荷重の向きと同じである。はりに生じる最大曲げ応力に最も近い値はどれか。はりの自重は考えない。
正解: 1. 60 MPa
解説: 「60 MPa」が正しい値です。片持ちはりの自由端に集中荷重Fが働くと、曲げモーメントは固定端で最大になり、M＝F×L＝1,000 N×500 mm＝500,000 N·mmです。幅b、高さhの長方形断面の断面係数はZ＝bh²/6で、Z＝20×50²÷6≒8,333 mm³です。…
関連キーワード: 片持ちはり・曲げモーメント・断面係数・曲げ応力
- 正解済みまだ正解していませんQ43
水素 1 m³ を空気で完全燃焼させるのに必要な理論空気量に最も近い値はどれか。水素と空気は同じ温度・圧力とし、空気中の酸素の体積の割合を 21 % とする。
正解: 4. 2.4 m³
解説: 「2.4 m³」が正しい値です。水素の燃焼の反応式は2H₂＋O₂→2H₂Oで、水素2 molに酸素1 molが反応します。同じ温度・圧力の気体では体積の比が物質量の比に等しい（アボガドロの法則）ので、水素1 m³に必要な酸素は0.5 m³です。空気中の酸素は体積で21 %なので、…
関連キーワード: 理論空気量・理論酸素量・水素の燃焼・アボガドロの法則
- 正解済みまだ正解していませんQ44
次の 5 種類の可燃性ガスの空気中の爆発範囲 (下限界〜上限界、vol%) をもとに、危険度 H = (上限界 − 下限界) ÷ 下限界 を比べた。正しいものはどれか。水素 4〜76、一酸化炭素 12.5〜74.2、メタン 5〜15、プロパン 2.1〜9.5、エチレン 2.7〜36.0
正解: 2. 危険度は水素の 18 が最も大きく、エチレンの危険度がそれに次いで大きい。
解説: 「危険度は水素の18が最も大きく、エチレンの危険度がそれに次いで大きい」が正しい記述です。危険度Hは爆発範囲の幅を下限界で割った値で、値が大きいほど燃える濃度の幅が広く、しかも低い濃度から燃え始めることを表します。計算すると、水素(76−4)÷4＝18、エチレン(36.0−2.7…
関連キーワード: 危険度・爆発範囲・爆発下限界・可燃性ガス
- 正解済みまだ正解していませんQ45
可燃性ガスの発火点 (発火温度) と爆発範囲について、誤っているものはどれか。
正解: 1. 発火点とは、火源を近づけたときに可燃性の物質が燃え始める最低の温度である。
解説: 「発火点とは、火源を近づけたときに…燃え始める最低の温度である」が誤りです。火源を近づけたときに燃え始める最低の温度は引火点で、発火点（発火温度）は、火炎や火花などの火源が無くても、加熱しただけで物質が自ら燃え始める最低の温度です。「メタンの発火温度は約537 ℃、空気中の爆発範…
関連キーワード: 発火点・引火点・爆発範囲・爆発下限界
増やしてほしいと送りました
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この科目は 45 問。足りないと感じたら
この科目の学習ポイントを読む
ぴよパスでは高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の問題を3カテゴリに分けています。学識にはオリジナル予想問題を45問収録し、サイト内の高圧ガス製造保安責任者 乙種機械全150問の約30%を占めます。この割合は本試験の出題比率ではありません。このカテゴリの収録テーマには絶対圧力・断面積・ゲージ圧力・定容変化などがあります。本試験の情報は合格率23.8% (令和6年度・全科目受験者 3,749名中893名) / 35.8% (同年度・科目免除者を含む全体 4,788名中1,715名)・試験時間法令 60分 / 保安管理技術 90分 / 学識 120分・受験料11,100円です。
回答後に解説を読み、分からなかった用語や手順をテキストで確かめてから解き直す使い方ができます。関連する用語や条件は、法令・保安管理技術などのカテゴリでも確認できます。模擬試験はPremiumの機能です。問題数・科目構成・制限時間は模試の開始画面で確認してください。
学識の出題傾向 — 収録全45問の分析
ぴよパスに収録している高圧ガス製造保安責任者 乙種機械「学識」のオリジナル練習問題 全45問を集計した、実データに基づく傾向まとめです
頻出テーマ (出題数の多い順)
- 絶対圧力4問
- 断面積4問
- ゲージ圧力3問
- 定容変化3問
- 絶対温度3問
つまずきやすいポイント (解説からの抜粋)
「59 kPa」は 6 kPa にさらに重力の加速度 9.8 を掛けたもので、液柱の圧力の式 ρgh と混同しています。
Q21 水平に置かれた管の中を水が流れ、流速 2.0 m/s の断面から、管が細くなって流速 4.… で確認する「120 MPa」は断面係数をbh²/12として、分母を断面二次モーメントの式bh³/12の12と混同した値です。
Q42 長さ 0.5 m の片持ちはりの自由端に、1 kN の集中荷重が下向きに働いている。はりの… で確認する
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法令60 問学習に使える参考書 1 冊 PR
紹介文と対象読者を見比べて、学びたい内容に合う書籍を選んでください。
乙種機械に絞った市販の問題集で、2022年から毎年2月に改訂版が出ています（国立国会図書館の書誌）。ここでの五肢択一で法令・保安管理技術・学識の基礎を固めた後に、紙でまとめて解く1冊として使えます。法令の数字は改正で動くので、条文の数値は現行の法令で確かめながら使ってください。
こんな人に: 3科目の基礎を確認した後、紙の問題集で通して解きたい方。学識の計算問題を数多く解きたい方。
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学識 — よくある質問
この科目の問題数・学習順序・出題比率・合格ラインの目安をまとめました
- 高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の学識は何問用意されていますか？
- ぴよパスでは高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の学識に全45問のオリジナル練習問題を用意しています。高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の収録全150問のうち約30%です。回答後に解説を確認できます。
- 学識はどんな順序で学習するのがおすすめですか？
- テキストで学んだ範囲や、確認したい用語の問題から取り組めます。迷う場合は一覧の先頭から数問解き、解説を読んでも分からない箇所をテキストで確認してください。問題番号は一覧内の順番です。ぴよパスでは高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の問題を3カテゴリ（学識 / 法令・保安管理技術）に分けているので、関連する内容は別のカテゴリでも確認できます。
- 学識の問題数は、通常演習と模試でどう違いますか？
- 学識は、ぴよパスで高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の問題を分けている3カテゴリの一つです。ぴよパスに収録している学識の問題数は45問 / 全150問で、収録全体の約30%にあたります。ぴよパスの模擬試験の基本設定では、学識を全50問中15問（約30%）出題します。これは模試の配分であり、本試験の出題比率を示すものではありません。
- 学識で合格ラインを割らないためのコツはありますか？
- 高圧ガス製造保安責任者 乙種機械の合格基準は「法令・保安管理技術・学識の各科目とも満点の60%程度 (KHK 受験案内書の合格基準)」です。科目別の条件は「3科目それぞれ60%程度 (1科目でも下回ると不合格。乙種機械講習の修了による科目免除者は法令のみ)」です。サイト内のカテゴリ分けと本試験の科目区分は一致しない場合があります。学識の正答率だけで合否を判断せず、間違えた問題の内容と、本試験で適用される基準を確認してください。