第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第47問
医用機械工学第31回午後
第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第47問(医用機械工学)の正答は 2 です。必要な熱量は Q=m·c·ΔT。
問題
出力500 W の電熱器で、20 ℃の水100 g を温めたとき、60 ℃になるま でのおよその時間[s]はどれか。 ただし、電熱器の出力はすべて水の温度上昇に使われるものとし、水の比熱は、
- 1. 17
- 2. 34 ✓
- 3. 50
- 4. 67
- 5. 84 d d/2 d/2 fr1 = 3 fr2 = 6 図1 図2
正答:2番
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解説
■ 正答:2番 — 34
必要な熱量は Q=m·c·ΔT。水100g、比熱4.2J/(g·K)、温度上昇40K(20→60℃)より Q=100×4.2×40=16800J。500Wの電熱器で全て加熱に使われるなら t=Q/P=16800/500=33.6≒34s。よって正答は2番。
【各選択肢の解説】
1. 17 → ❌ 温度差を半分にしたなどの誤り。
2. 34 → ✅ 正しい。16800J÷500W=33.6≒34s。
3. 50 → ❌ 計算が合わない。
4. 67 → ❌ 計算が合わない。
5. 84 → ❌ 計算が合わない。
計算:Q=100g×4.2J/(g·K)×40K=16800J、t=16800J/500W≒34s。
【試験対策ポイント】
熱量の基本式 Q=m·c·ΔT(m:質量、c:比熱、ΔT:温度差)。仕事率(電力)P[W]=[J/s]なので時間 t=Q/P。水の比熱=4.2J/(g·K)=4.2kJ/(kg·K)は頻出。効率が与えられれば t=Q/(P×効率)。単位(g/kg、J/kJ)の取り違えに注意。
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