二級ボイラー技士「熱・蒸気と伝熱の基礎」の練習問題（11問）

二級ボイラー技士の「熱・蒸気と伝熱の基礎」（ボイラーの構造に関する知識）から11問を収録しています。答えの下に解説があるので、間違えた理由をその場で確認できます。

過去の試験問題の転載や言い換えではなく、試験科目と法令・技術の内容から当サイトが独自に作成した問題です。

二級ボイラー技士の全175問をクイズ形式で解く

1. 圧力に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

   • ゲージ圧力は、大気圧を基準の0として測った圧力である。
   • 絶対圧力は、完全な真空を基準の0として測った圧力である。
   • 絶対圧力は、ゲージ圧力から大気圧を差し引いた値である。正解
   • 標準大気圧は、約0.1MPaである。
   • ボイラーの圧力計が示す値は、一般にゲージ圧力である。
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   誤っているのは「絶対圧力は、ゲージ圧力から大気圧を差し引いた値」という記述です。正しくは絶対圧力＝ゲージ圧力＋大気圧です。圧力計は大気圧を0として目盛られているので、0.5MPaを指していれば絶対圧力は約0.6MPaになります。足すと引くを入れ替えた選択肢は定番の誤りです。

2. 水の加熱に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

   • 水が沸騰している間は、加えた熱が蒸発に使われるため、温度はほぼ一定に保たれる。正解
   • 顕熱は、物質の状態を変えるために使われ、温度の変化を伴わない熱である。
   • 潜熱は、物質の温度を上げるために使われる熱である。
   • 水の沸騰温度は、圧力によらず常に100℃である。
   • 水の比熱は、鉄などの金属の比熱より小さい。
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   正しいのは「水が沸騰している間は、加えた熱が蒸発に使われるため、温度はほぼ一定に保たれる」です。沸騰中の熱は水を蒸気に変える潜熱として使われます。温度を上げる熱が顕熱で、選択肢の顕熱と潜熱の説明は逆です。沸騰温度は圧力が高いほど高くなり、水の比熱は約4.2kJ/(kg・K)と金属よりずっと大きい値です。

3. 飽和水と飽和蒸気に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

   • 飽和温度は、圧力が高くなるほど高くなる。
   • 蒸発熱は、圧力が高くなるほど小さくなる。
   • 臨界圧力に達すると蒸発熱は0になり、水と蒸気の区別がなくなる。
   • 飽和蒸気の比エンタルピは、飽和水の比エンタルピに蒸発熱を加えた値である。
   • 標準大気圧のもとでの水の蒸発熱は、約420kJ/kgである。正解
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   誤っているのは「標準大気圧のもとでの水の蒸発熱は、約420kJ/kg」です。約420kJ/kgは100℃の飽和水の比エンタルピで、蒸発熱は約2,257kJ/kgです。乾き飽和蒸気の比エンタルピは両者の和の約2,676kJ/kgになります。蒸発熱は圧力が上がると小さくなり、臨界圧力で0になります。

4. 蒸気に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

   • 湿り蒸気は、飽和温度より高い温度の蒸気である。
   • 過熱蒸気の温度と、同じ圧力の飽和温度との差を過熱度という。正解
   • 乾き度が0.9の湿り蒸気は、質量の90%が水滴である。
   • 乾き飽和蒸気を圧力一定のまま加熱しても、温度は上がらない。
   • 過熱蒸気は、同じ圧力の乾き飽和蒸気より比エンタルピが小さい。
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   正しいのは「過熱蒸気の温度と、同じ圧力の飽和温度との差を過熱度という」です。乾き飽和蒸気を圧力を保ったまま加熱すると温度が上がり、過熱蒸気になります。加えた熱の分だけ比エンタルピも大きくなります。乾き度は湿り蒸気のうち蒸気が占める質量の割合なので、0.9なら水滴は10%です。

5. 伝熱に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

   • 固体の内部で、温度の高い部分から低い部分へ熱が移動することを熱伝導という。
   • 流れている流体と固体の壁との間で熱が移動することを熱伝達という。
   • 物体が放射する熱量は、その物体の絶対温度の4乗に比例する。
   • 熱貫流とは、高温の物体から低温の物体へ、空間を隔てて電磁波で熱が伝わることである。正解
   • ボイラーの伝熱面では、燃焼ガスから壁を通して水へ、熱貫流によって熱が伝わる。
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   誤っているのは「熱貫流とは…空間を隔てて電磁波で熱が伝わること」という記述です。電磁波で伝わるのは放射伝熱です。熱貫流は、壁で隔てた高温流体から低温流体へ、熱伝達・熱伝導・熱伝達の順に熱が移る現象全体を指します。ボイラーの伝熱面で起きているのがこの熱貫流です。

6. ボイラー水の循環に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

   • 水管ボイラーの自然循環は、降水管内の水と上昇管内の気水混合物との密度の差によって起こる。正解
   • 圧力が高くなるほど水と蒸気の密度の差が大きくなるので、自然循環力は強くなる。
   • 循環が良いボイラーほど、伝熱面の温度は水の温度より高くなりやすい。
   • 強制循環式は、ボイラー水の循環を密度の差だけにたよる方式である。
   • 循環比は、蒸発量を循環水量で割った値である。
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   正しいのは「水管ボイラーの自然循環は、降水管内の水と上昇管内の気水混合物との密度の差によって起こる」です。上昇管では気泡を含む軽い流体が上がり、降水管では重い水が下がります。圧力が高いと水と蒸気の密度差が小さくなり、自然循環力は弱まります。そのため高圧ではポンプを使う強制循環式が用いられます。

7. 質量300kgの水を20℃から70℃まで加熱するのに必要な熱量として、正しいものはどれか。ただし、水の比熱は4.2kJ/(kg・K)とし、熱損失はないものとする。

   • 12,600kJ
   • 25,200kJ
   • 63,000kJ正解
   • 88,200kJ
   • 630,000kJ
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   正しいのは「63,000kJ」です。顕熱の熱量は、質量×比熱×温度差で求めます。温度差は70−20＝50Kなので、300×4.2×50＝63,000kJです。終わりの温度の70をそのまま掛けると88,200kJになり、これが典型的な間違いです。温度差1Kと1℃は同じ大きさです。

8. 熱と温度に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

   • セルシウス温度（℃）に約273を加えると、絶対温度（K）になる。
   • 温度差1℃と温度差1Kは、同じ大きさである。
   • 比熱とは、質量1kgの物質の温度を1K上げるのに必要な熱量である。
   • 熱量の単位には、ジュール（J）が用いられる。
   • 比エンタルピの単位はkJ/m³で、体積1m³あたりの熱量を表す。正解
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   誤っているのは「比エンタルピの単位はkJ/m³で、体積1m³あたりの熱量を表す」です。比エンタルピは質量1kgの流体が持つ熱量で、単位はkJ/kgです。蒸気表には圧力や温度ごとに飽和水・飽和蒸気の値が並んでいます。絶対温度はセルシウス温度に273.15を加えた値で、温度差の1℃と1Kは同じ大きさです。

9. 標準大気圧のもとで、100℃の飽和水1kgをすべて乾き飽和蒸気にするのに必要な熱量として、最も近いものはどれか。

   • 約4.2kJ
   • 約2,260kJ正解
   • 約420kJ
   • 約2,680kJ
   • 約3,100kJ
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   正しいのは「約2,260kJ」です。飽和水を同じ温度の飽和蒸気に変える熱は蒸発熱（潜熱）で、標準大気圧では約2,257kJ/kgです。約2,680kJは0℃の水を基準にした乾き飽和蒸気の比エンタルピで、飽和水が持つ約419kJまで含んだ値なので、この問いの答えではありません。

10. ボイラーの伝熱に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

    • 燃焼室の炉壁に設けた水管は、主に火炎からの放射熱を受ける。
    • 煙管の内面は、主に燃焼ガスの流れによる対流で熱を受ける。
    • 伝熱面の水側にスケールが付着すると、熱が水に伝わりにくくなる。
    • すすは熱をよく伝えるので、伝熱面に付着しても熱の伝わり方はほとんど変わらない。正解
    • 水管の内部で水の流れが悪くなると、管壁の温度が上がりやすくなる。
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    誤っているのは「すすは熱をよく伝えるので、伝熱面に付着しても熱の伝わり方はほとんど変わらない」です。すすもスケールも熱伝導率が非常に小さく、付着すると伝熱を妨げます。すすは排ガス温度の上昇と効率の低下を、スケールは管壁の過熱を招きます。炉壁の水管は火炎の放射熱を受ける放射伝熱面です。

11. 次の文中の（Ａ）、（Ｂ）に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。「水を一定の圧力のもとで加熱すると、ある温度で沸騰が始まる。この温度を（Ａ）といい、その値は圧力が高いほど（Ｂ）なる。」

    • Ａ：飽和温度　Ｂ：高く正解
    • Ａ：飽和温度　Ｂ：低く
    • Ａ：臨界温度　Ｂ：高く
    • Ａ：過熱度　Ｂ：高く
    • Ａ：臨界温度　Ｂ：低く
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    正しいのは「Ａ：飽和温度　Ｂ：高く」の組合せです。沸騰が始まる温度が飽和温度で、標準大気圧では100℃、圧力を上げるほど高くなります。ボイラーの中で水が100℃を超えても沸騰しないのはこのためです。臨界温度は約374℃で、蒸発熱が0になる点の温度を指します。

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