平成２９年度 技術士一次試験 機械部門択一(25)ふく射伝熱と黒体

こんにちは、技術士（機械）の古賀恭一郎です。
 
平成29年度 技術士一次試験 機械部門択一問題の解答解説です。

技術士一次試験だけでなく、JABEE認定大学の機械工学科の皆さんにも活用できる内容になっていると思います。

お役に立てれば幸いです。

JABEE ｜一般社団法人 日本技術者教育認定機構｜世界で通用する技術者」になるための学びが、ここに。から引用

技術者を育成する教育プログラムを「技術者に必要な知識と能力」「社会の要求水準」などの観点から審査し、認定する非政府系組織です。“教育プログラム”は認定の対象とする教育の主体のことで、通常、工学・農学・理学系の学科あるいは学科内のコースに対応します。

中略

• 認定プログラムの修了生は、国家資格である技術士の第一次試験が免除されます。

 

問題25 黒体面の屋根(3m×5m)に太陽エネルギー(1kW/m^2)が垂直に入射し,同時に屋根からふく射によりエネルギーが放射している場合を考える。屋根温度が70℃のとき,入射と放射の差として,屋根が受け取るエネルギー量に最も近い値はどれか。ただし, ステファンボルツマン定数を5.67×10^-8W/(m^2・K^4)とし,対流による放熱は無視できるものとする。

① 0.2 [kW]

② 3.2 [kW] 

③ 9.1 [kW] 

④ 12.6 [kW] 

⑤ 15.0 [kW]

 

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技術士会の正答は、②でした。

 

ステファン・ボルツマンの法則から、

ふく射エネルギー（全放射能）Eは、

　E＝σT＾4

と表されます。

この時、σはステファン・ボルツマン定数、Tは絶対温度［K］です。

 

T＝70＋273＝343K

 

ですから、入射とふく射（放射）のエネルギー差は、

 

（1（入射）-σT＾4/1000（放射））×A［m^2］

であらわされます。

 

（1（入射）-5.67×10^‐8×343^4/1000（放射））×3m×5m＝3.23kW

 

結果、②が正解となります。

 

一次試験は、とにかく過去問を繰り返し解くことが、合格への近道です。