二級ボイラー技士過去問問題(ボイラーの構造、熱及び蒸気)公表問題まとめ

内容としては、令和3年10月から平成28年10月の6年分の過去問公表問題解説それ以前の公表問題に関しては、初めて見るような問題をまとめました。
さらに補足として、ビルメン田中のオリジナル問題も作成しました。

二級ボイラー技士の勉強は1問ずつ集中して、学習した方が圧倒的に効率がいいです。
なのでボイラーの構造公表問題1問目は、大抵熱及び蒸気に関する出題がされてます。
なので熱及び蒸気に関する問題だけを、まとめました。

R3年10月公表問題

(1)温度の高い部分から低い部分に熱が移動する現象を伝熱という。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(2)伝熱作用は、熱伝導、熱伝達及び放射伝熱の三つに分けることができる。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(3)温度が一定でない物体の内部で、温度の高い部分から低い部分へ、順次熱が伝わる現象を熱伝達という。

→✖これは、熱伝導の解説です。
順次、熱が伝わる現象という言葉があったら熱伝導と表してます。
ちなみに熱伝導の大きさを熱伝導率といいます。

田中
言葉に気を付けて

熱伝導率が良いと、熱が伝わる速度が速くなります。
例えば金属など温めたら、すぐに温まります。

なので金属は熱伝導率が大きいと表現されます。
逆に、レンガ、保温材、水、すす、スケールなどは熱伝導率が小さいです。
なので試験で、水は熱伝導率が大きいなど出た場合は、間違いなので気をつけてください。
ちなみに熱伝達とは、固体壁との間で熱が移動する現象のことを言います。
なので、 固体壁との間で熱が移動する現象という言葉が出たら、熱伝達と覚えてください。

(4)空間を隔てて相対している物体間に伝わる熱の移動を放射伝熱という。

→〇空間を隔てて伝わる熱の移動を放射伝熱という言葉が出た場合は 、放射伝熱の言葉なので、覚えましょう。

(5)高温流体から固体壁を通して、低温流体へ熱が移動する現象を熱貫流又は 熱通過という。

→〇教本にそのまま記載されてます。

R3年4月公表問題

「標準大気圧の下で、質量1㎏の水の温度を1K(1℃)だけ高めるために必 要な熱量は約 ( A ) kJであるから、水の ( B ) は約 ( A ) kJ/(㎏・K)であ る。」

→(A)4.2(B)比熱

これは比熱に関する問題です。

比熱とは質量1 kgの物体の温度を1K(1℃)だけ高めるために必要な熱量のことを言います。

水に関して言えば、 水の温度一度高めるために必要な比熱は、4.187 KJ/(Kg・k)で約4.2KJ/(Kg・k)となります。

ちなみに、比熱の小さい物体は、比熱の大きい物体より、同じ熱量を加えた時の温度の上がり方が大きいです。
なので、問題で比熱の大きい物体は比熱の小さい物体より、同じ熱量を加えたときの温度の上がり方が大きいなど、出題されたらこれは引っ掛けなので、気を付けてください。

さらに比熱に関して覚えるべき言葉があと二つあります。
それは、 定圧比熱(cp)と定容比熱(cv)です。

これは何かって言うと、気体の比熱のことを表してます。
気体の比熱は液体と固体で異なるということです。

ちなみに、圧力一定で温度を、1K(1℃)だけ高める事を定圧比熱(cp)
体積一定で温度を、1K(1℃)だけ高める事を定容比熱(cv)と言います。

この比熱に関する問題に関しては、エネルギー管理士の熱分野の勉強でも出てきますので、将来的にエネルギー管理士を狙う人は特に覚えるべき言葉です。

R2年10月公表問題

「温度が一定でない物体の内部で温度の高い部分から低い部分へ、順次、熱が伝わる現象を( A )といい、高温流体から固体壁を通して、低温流体へ熱が移動する現象を( B )という。」

→( A )熱伝導( B )熱貫流

R3年10月公表問題の公表問題と似てますね。

これも言葉の意味をちゃんと覚えましょう。

熱伝導は物体の内部で温度の高い部分から低い部分へ、順次熱が伝わる現象
熱貫流は高温流体から固体壁を通して低温流体へ熱が移動する現象

R2年4月公表問題①

(1)セルシウス(摂氏)温度は、標準大気圧の下で、水の氷点を 0℃、沸点を 100℃ と定め、この間を100等分したものを 1℃ としたものである。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(2)セルシウス(摂氏)温度 t[ ℃ ]と絶対温度 T[ K ]との間には t = T + 273.15 の関係がある。

→✖正しくは、 T = t + 273.15なので逆です。

こういった問題がたくさん出ますので、引っかからないように注意してください。ちなみに温度計の種類としては、ガラス製温度計、熱電対温度計、電気抵抗温度計、光又は放射温度計などがあります。

(3)760 mm の高さの水銀柱がその底面に及ぼす圧力を標準大気圧といい、1013 hPaに相当する。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(4)圧力計に表れる圧力をゲージ圧力といい、その値に大気圧を加えたものを絶対圧力という。

→〇教本にそのまま記載されてます。
しかしこの問題も、トラップ的な問題とも言えます。何がトラップ的な問題かと言うと、この問題は「圧力計に表れる圧力をゲージ圧力といい 」となっておりますが、これがゲージ圧力ではなく、絶対圧力という言葉が書かれている時があります。
そうなると、それは誤りなので、引っかからないようにしましょう。

(5)蒸気の重要な諸性質を表示した蒸気表中の圧力は、絶対圧力で示される

 →〇教本にそのまま記載されてます。
これも先ほどの、ゲージ圧力と同様に、この問題では「絶対圧力で示される」と記載されてますが、これが「ゲージ圧力で示される」という問題があったら、これは誤りなので、やはり引っかからないようにしましょう。

R2年4月公表問題②

 

(1)伝熱作用は、熱伝導、熱伝達及び放射伝熱の三つに分けることができる。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(2)液体又は気体が固体壁に接触して、固体壁との間で熱が移動する現象を熱伝達という。

→〇教本にそのまま記載されてます。
固体壁との間で熱が移動する現象という言葉に注目しましょう。

(3)温度が一定でない物体の内部で、温度の高い部分から低い部分へ、順次、熱が伝わる現象を熱伝導という。

→〇教本にそのまま記載されてます。
物体の内部で温度の高い部分から低い部分へ順次熱が伝わる現象という言葉に注目しましょう。

(4)空間を隔てて相対している物体間に伝わる熱の移動を放射伝熱という。

→〇教本にそのまま記載されてます。空間を隔ててという言葉に注目しましょう。

(5)熱貫流は、一般に熱伝達、熱伝導及び放射伝熱が総合されたものである。

→✖ 熱貫流は、熱伝導と熱伝達が総合されたもので、放射伝熱は関係ありません。

元年10月公表問題

(1)ボイラー内で、温度が上昇した水及び気泡を含んだ水は上昇し、その後に温度の低い水が下降して、水の循環流ができる。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(2)丸ボイラーは、伝熱面の多くがボイラー水中に設けられ、水の対流が容易なので、水循環の系路を構成する必要がない。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(3)水管ボイラーは、水循環を良くするため、水と気泡の混合体が上昇する管と、水が下降する管を区別して設けているものが多い。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(4)自然循環式水管ボイラーは、高圧になるほど蒸気と水との密度差が大きくなり、循環力が弱くなる。

→✖正しくは、高圧になるほど蒸気と水との密度差が小さくなりです。
試験の問題では、 大きい小さいとか、高い低いとか、引っ掛けてきますので気をつけてください。

(5)水循環が不良であると、伝熱面の焼損、膨出などの原因となる。

→〇その通りです。

H31年4月公表問題

(1)水の温度は、沸騰を開始してから全部の水が蒸気になるまで一定である。

→〇教本にそのまま記載されてます。
0℃の水が100℃に沸騰するまでは、水の温度は当然上がっていきますが、100℃に沸騰してから蒸発するまでは水の温度は上がりません。
このことを理解するためには、潜熱と顕熱という言葉を理解してないと、ピンと来ません。
顕熱というのは、物体の温度上昇に費やされる熱です。
例えば先ほど言ってた0℃の水が100℃に沸騰するまでの温度上昇を顕熱といます。
顕熱って顕れる熱って書きますよね。0度の水が、100℃に沸騰するのは目に見えて分かります。
顕れる熱なので顕熱ですね。

逆に潜熱っていうのは、 物体の状態変化に使われる熱です。
状態変化とは、例えば水から蒸気に変わるのは、 液体から気体に状態が変わってますよね。
このようなことを状態変化というます。

この状態変化に使われる熱を潜熱といます。
今回の問題は、物体の状態変化の時に温度は一定かを聞かれてるので、これは〇です。

(2)乾き飽和蒸気は、乾き度が1の飽和蒸気である。

→〇教本にそのまま記載されてます。
ちなみに、一般のボイラーに発生する蒸気には、ほんのわずかな水分が含まれてます。
このほんのわずかな水分が含まれている蒸気を、湿り蒸気と言います。
逆に水分を全く含まない蒸気を乾き飽和蒸気と言います。
なので、乾き飽和蒸気は、水分を全く含まないので乾き度が1になります。

2級ボイラー技士教本では、低圧ボイラー出口での蒸気は、乾き度0.95~0.98程度の湿り蒸気であるのが普通ある。

と書いてあります。なので試験に出てきてもいいように、0.95~0.98という数値は覚えておいた方がいいです。

(3)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。

→〇教本にそのまま記載されてます。これはそのまま覚えましょう。

(4)飽和蒸気の比体積は、圧力が高くなるほど大きくなる。

→✖飽和蒸気の比体積は、圧力が高くなるほど小さくなります。
ちなみに温度と圧力は比例するので、圧力が高いということは温度が高いということです。
飽和蒸気から過熱蒸気になるので、比体積は小さくなります。
この大きい小さいというのは、気をつけましょう。
ちなみに2級ボイラー技士教本の、蒸気表というのを見れば、具体的な事が書いてありますが、
温度と圧力が上がれば、飽和水及び飽和蒸気の比エンタルピー=飽和水の比体積大きくなりますが、逆に飽和蒸気の比体積=蒸発熱の比エンタルピーは小さくなります。
この関係性を頭に入れておきましょう。

(5)過熱蒸気の温度と、同じ圧力の飽和蒸気の温度との差を過熱度という。

→〇教本にそのまま記載されてます。これはそのまま覚えましょう。

H30年10月公表問題

「標準大気圧の下で、質量1kgの水の温度を1K( 1°C )だけ高めるために必要な熱量は約[ A ]kJ であるから、水の[ B ]は約[ A ]kJ/( kg・K )である。」

[ A ]4.2 [ B ]比熱これは、R3年4月公表問題と同じですね。

H30年4月公表問題

「飽和水の比エンタルピは飽和水1kgの[ A ]であり、飽和蒸気の比エンタルピはその飽和水の[ A ]に[ B ]を加えた値で、単位はkJ/kgである。」

[ A ]顕熱 [ B ]蒸発熱
飽和水というのは、液体の状態なので、状態変化してないということは、目に見えるので顕熱となります。
飽和蒸気の比エンタルピーは、蒸気なので状態は変わってます。なので顕熱に蒸発熱(潜熱)を加えます。

H29年10月公表問題

(1)伝熱作用は、熱伝導、熱伝達及び放射伝熱の三つに分けることができる。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(2)温度が一定でない物体の内部で、温度の高い部分から低い部分へ順次、熱が伝わる現象を熱伝達という。

→✖ 熱伝導の解説です。
順次、 熱が伝わる現象という言葉があったら、熱伝導と表してます。
ちなみに熱伝導の大きさを熱伝導率といいます。 熱伝導率が良いと、熱が伝わる速度が速くなります。
例えば金属など、けど温めたら、 すぐに温まります。
なので熱伝導率が大きいと表現されます。
逆に、レンガ、保温材、水、すす、スケールなどは熱伝導率が小さいです。
なので試験で、水は熱伝導率が大きいとか出た場合は、 間違いなので気をつけてください。

ちなみに熱伝達とは、固体壁との間で熱が移動する現象のことを言います。
なので、 固体壁との間で熱が移動する現象という言葉が出たら、熱伝達と覚えてください。

(3)空間を隔てて相対している物体間に伝わる熱の移動を放射伝熱という。

→〇 空間を隔てて伝わる熱の移動を放射伝熱という言葉が出た場合は 、放射伝熱の言葉なので、覚えましょう。

(4)固体壁を通して高温流体から低温流体へ熱が移動する現象を熱貫流又は熱通過という。

→〇 教本にそのまま記載されてます。

(5)熱貫流は、一般に熱伝達及び熱伝導が総合されたものである。

→〇 教本にそのまま記載されてます。
ちなみにR2年4月公表問題では、「輻射熱も含まれる」ということを聞いてきてます。これは✖なので気をつけてください。

田中
輻射熱は含まれません

H29年4月公表問題

 

(1)水循環が良いと熱が水に十分に伝わり、伝熱面温度は水温に近い温度に保たれる。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(2)丸ボイラーは、伝熱面の多くがボイラー水中に設けられ、水の対流が容易なので、特別な水循環の系路を構成する必要がない

→〇教本にそのまま記載されてます。

(3)水管ボイラーは、水循環を良くするため、水と気泡の混合体が上昇する管と、水が下降する管を区別して設けているものが多い。

→〇教本にそのまま記載されてます。

(4)自然循環式水管ボイラーは、高圧になるほど蒸気と水との密度差が大きくなり、循環力が弱くなる。

→✖ 正しくは、高圧になるほど蒸気と水との密度差が小さくなるです。
試験の問題では、 大きい小さいとか、高い低いとか、引っ掛けてきますので気をつけてください。

(5)水循環が不良であると、伝熱面の焼損、膨出などの原因となる。

→〇その通りです。令和元年10月同じですね。

H28年10月公表問題

「標準大気圧の下で、質量1kgの水の温度を1K( 1°C )だけ高めるために必要な熱量は約[ A ]kJ であるから、水の[ B ]は約[ A ]kJ/( kg・K )である。」

[ A ]4.2 [ B ]比熱

R3年4月、H30年10月公表問題と同じですね。

その他公表問題

水の飽和温度は、標準大気圧のとき100℃で、圧力が高くなるほど高くなる。

→〇 圧力と温度は比例します。

飽和蒸気の比エンタルピは、飽和水1kgの気化熱である。

→✖飽和蒸気の比エンタルピは、飽和水1kgの全熱量です。

飽和蒸気の比体積は、圧力が高くなるほど小さくなる。

→〇 飽和蒸気の比体積は圧力と温度に反比例します。ちなみに飽和水の比体積は圧力と温度に比例します。

飽和水の蒸発熱は、圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力に達すると0になる。

→〇その通りです。

丸ボイラーは伝熱面の多くがボイラー水中に設けられ、水の対流が困難なので、特別な水循環の経路を構成する必要がある。

→✖必要ないです。

飽和水の蒸発熱は、圧力が高くなるほど大きくなり、臨界圧力に達すると最大になる。

→✖ 飽和水の蒸発熱は、圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力に達すると0になる。

「固体壁を通して高温流体から低温流体へ熱が伝わる程度を表す( A) 率は、両側の流体と壁面との間の( B) 率及び壁体の (C) 率とその厚さによって決まる。」

(A)熱貫流(B) 熱伝達(C) 熱伝導

飽和水及び飽和蒸気の比体積は、いずれも圧力が高くなるほど小さくなる。

→✖ 飽和蒸気の比体積だけ小さくなります。

標準大気圧のときの水の飽和温度は100℃で、圧力が高くなるに従って飽和温度は高くなる。

→〇 その通りです。

水の蒸発熱は潜熱ともいい、圧力が高くなるに従って大きくなる。

→✖ 小さくなります。

標準大気圧のときの水の蒸発熱は、水の質量1kgあたり約2257kJである。

→〇その通りです。

1kgの湿り蒸気の中に、Xkgの乾き飽和蒸気と(1-X)kgの水分が含まれている場合、Xをその湿り蒸気の乾き度という。

→〇 その通りです。

飽和水の比エンタルピは、圧力が高くなるに従って大きくなる。

→〇 その通りです。

ビルメン田中オリジナル問題

温度計には、ガラス製温度計(水銀、灯油、アルコールなど)、熱電対温度計、電気抵抗温度計、光又は放射温度計などがある

→〇その通りです。

圧力計に現れる圧力を絶対圧力といい、 その値に大気圧を加えたものをゲージ圧力という 。

→✖ 正しくは、圧力計に現れる圧力をゲージ圧力といい、 その値に大気圧を加えたものを絶対圧力というが正解。この問題は反対の説明をしてます。

圧力一定で温度1K(1℃)上げる場合を定容比熱(定積比熱)といいCvで表す。

→✖ 圧力一定と書かれてるので、 定圧比熱Cpのことです。

体積一定で温度1K(1℃)上げる場合を定圧比熱といいCpで表す。

→✖ 体積一定と書かれてるので定容比熱(定積比熱)Cvのことです。

物体の温度上昇に費やされる熱を潜熱といい、物体の状態変化に費やされる熱を、顕熱という。

→✖ これは顕熱と潜熱が逆です。正しくは、物体の温度上昇に費やされる熱を顕熱といい、物体の状態変化に費やされる熱を、潜熱という。

いかがでしたでしょうか。
以上がボイラーの構造問題一のまとめです。

最新情報をチェックしよう!