第39回 臨床工学技士国家試験 午後 第47問
電気工学第39回午後
第39回 臨床工学技士国家試験 午後 第47問（電気工学）の正答は 3 です。ニクロム線で発生するジュール熱 Q＝I²Rt＝1²×42×100＝4200 J。
問題
20℃の水100 g が入った保温ポットに電気抵抗42 X のニクロム線を入れ て直流1 A を100 秒間通電した。水の温度［℃］はどれか。 ただし、比熱を4.2 J/（g・K）とする。
- 1. 21
- 2. 24
- 3. 30 ✓
- 4. 42
- 5. 62
正答：3番
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解説
■ 正答：3番 — 30
ニクロム線で発生するジュール熱 Q＝I²Rt＝1²×42×100＝4200 J。水100 g（比熱4.2 J/(g・K)）の上昇温度 ΔT＝Q/(m・c)＝4200/(100×4.2)＝10 K。初期20℃＋10＝30℃。よって3番。
【各選択肢の解説】
1. 21
❌ 誤り。上昇分を1℃と過小評価した値。
❌ 誤り。上昇分を1℃と過小評価した値。
2. 24
❌ 誤り。計算が合わない。
❌ 誤り。計算が合わない。
3. 30
✅ 正しい。ΔT＝4200 J÷(100 g×4.2 J/(g・K))＝10 K → 20＋10＝30℃。
✅ 正しい。ΔT＝4200 J÷(100 g×4.2 J/(g・K))＝10 K → 20＋10＝30℃。
4. 42
❌ 誤り。抵抗値42 Ωをそのまま温度に読み違えた値。
❌ 誤り。抵抗値42 Ωをそのまま温度に読み違えた値。
5. 62
❌ 誤り。ΔTを42 K相当と過大評価した値。
❌ 誤り。ΔTを42 K相当と過大評価した値。
【試験対策ポイント】
- ジュール熱：Q＝I²Rt＝VIt＝(V²/R)t ［J］。本問はI²Rtが最短。
- 熱量と温度：Q＝m・c・ΔT（m＝質量、c＝比熱、ΔT＝温度変化）。
- 手順：①電気エネルギー→熱量、②Q＝mcΔTでΔT、③初期温度に加算。
- 比熱4.2 J/(g・K)は水の代表値（＝1 cal/(g・K)）。1 A・42 Ω・100 sで4200 J、水100 gなら10 K上昇。
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