電験3種過去問【2020年機械 問13】

【電熱】熱系の量に関する知識《空所問題》

 熱の伝導は電気の伝導によく似ている。下記は、電気系の量と熱系の量の対応表である。

電気系と熱系の対応表

電気系の量 熱系の量
電圧 V[V] 【(ア)】[K]
電気量 Q[C] 熱量 Q[J]
電流 I[A] 【(イ)】[W]
導電率 σ[S/m] 熱伝導率λ [W/(m·K)]
電気抵抗 R[Ω] 熱抵抗RT 【(ウ)】
静電容量 C[F] 熱容量 C【(エ)】

 上記の記述中の空白個所(ア)~(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

  (ア) (イ) (ウ) (エ)
(1) 熱流Φ 温度差θ [J/K] [K/W]
(2) 温度差θ 熱流Φ [K/W] [J/K]
(3) 温度差θ 熱流Φ [K/J] [J/K]
(4) 熱流Φ 温度差θ [J/K] [J/W]
(5) 温度差θ 熱流Φ [K/W] [J/W]

解答と解説はこちら

解答 

(2)

解説

 題意の、熱の伝導は電気の伝導によく似ているという文言がヒントになっている。

電気抵抗の単位ΩはV/Aの組み立て単位であたえられる。対応表を参照すると熱抵抗RTの単位も同様に、電圧Vに対応する熱系の単位Kを、電流Aに対応する熱系の単位Wで除したもの、すなわち(ウ)K/Wとなる。

静電容量の単位FはC/Vの組み立て単位であたえられる。対応表を参照すると熱容量Cの単位も同様に、電気量Cに対応する熱系の単位Jを、電圧Vに対応する熱系の単位Kで除したもの、すなわち(エ)J/Kとなる。

電圧Vは電位差であるので、これに対応する熱系の量は(ア)温度差θである。

また電流Iは電子の流れであるので、これに対応する熱系の量は(イ)熱流Φである。