電験2種過去問【2021年機械 問7】

【電熱】抵抗加熱と伝熱《空所問題》

 次の文章は、電気加熱に関する記述である。文中の\(\fbox{空所欄}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。
 電気エネルギーを熱として利用し、対象物の温度を上昇させることを電気加熱と呼ぶ。電気加熱のうち最も広く使われているのが抵抗加熱である。抵抗加熱は抵抗体に電流を流すことにより生じる\(\fbox{(1)}\)を利用する。このとき、抵抗体が達する温度は\(\fbox{(1)}\)により生じる熱と抵抗体から拡散する熱が等しくなる温度である。この状態を\(\fbox{(2)}\)という。
 このうち間接抵抗加熱は、熱源となる抵抗体から伝熱によって被加熱物に熱を伝えるので、被加熱物の材質にかかわらず加熱することができる。伝熱とは熱の移動をさし、次の3とおりの、\(\fbox{(3)}\)、\(\fbox{(4)}\)、\(\fbox{(5)}\)の形態がある。
 \(\fbox{(3)}\)とは物質内で熱のみが移動することをいう。
 \(\fbox{(4)}\)とは固体と流体の間の熱の移動や、流体の移動などの物理現象をともなった熱の移動を表す。
 \(\fbox{(5)}\)では、熱源から電磁波としてエネルギーが放出され対象物に吸収されて熱が移動する。熱源の表面から放出されるエネルギーは、物質の温度の4乗にほぼ比例する。  

[問7の解答群]
(イ)\( \displaystyle \text{紫外線}\)    (ロ)\( \displaystyle \text{潜熱}\)   (ハ)\( \displaystyle \text{放射伝熱}\)

(ニ)\( \displaystyle \text{蒸発熱移動}\)  (ホ)\( \displaystyle \text{抜熱}\)   (ヘ)\( \displaystyle \text{熱平衡}\)

(ト)\( \displaystyle \text{貫入熱}\)    (チ)\( \displaystyle \text{放熱}\)   (リ)\( \displaystyle \text{発光伝熱}\)

(ヌ)\( \displaystyle \text{ジュール熱}\)  (ル)\( \displaystyle \text{顕熱}\)   (ヲ)\( \displaystyle \text{対流熱伝達}\)

(ワ)\( \displaystyle \text{熱伝導}\)    (カ)\( \displaystyle \text{熱通達}\)  (ヨ)\( \displaystyle \text{熱流束}\)

解答と解説はこちら

解答

(1):(ヌ)
(2):(ヘ)
(3):(ワ)
(4):(ヲ)
(5):(ハ)

解説

 電気エネルギーを熱として利用し、対象物の温度を上昇させることを電気加熱と呼ぶ。電気加熱のうち最も広く使われているのが抵抗加熱である。抵抗加熱は抵抗体に電流を流すことにより生じる\(\fbox{ジュール熱}\)を利用する。このとき、抵抗体が達する温度は\(\fbox{ジュール熱}\)により生じる熱と抵抗体から拡散する熱が等しくなる温度である。この状態を\(\fbox{熱平衡}\)という。
 このうち間接抵抗加熱は、熱源となる抵抗体から伝熱によって被加熱物に熱を伝えるので、被加熱物の材質にかかわらず加熱することができる。伝熱とは熱の移動をさし、次の3とおりの、\(\fbox{熱伝導}\)\(\fbox{対流熱伝達}\)\(\fbox{放射伝熱}\)の形態がある。
 \(\fbox{熱伝導}\)とは物質内で熱のみが移動することをいう。
 \(\fbox{対流熱伝達}\)とは固体と流体の間の熱の移動や、流体の移動などの物理現象をともなった熱の移動を表す。
 \(\fbox{放射伝熱}\)では、熱源から電磁波としてエネルギーが放出され対象物に吸収されて熱が移動する。熱源の表面から放出されるエネルギーは、物質の温度の4乗にほぼ比例する。