平成３０年度 技術士一次試験 機械部門択一(29) 球の放熱量

平成30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29 内部より発熱する直径1.0cmの固体球が空気中で静止した状態にある場合の自然対流を考える。周囲の空気温度が300K, 球表面温度が450Kで, 自然対流による平均熱伝達率が7.0W/(m^2・K)のとき,自然対流により球表面から散逸する熱流量に最も近い

値はどれか。 

① 0.55 mW　② 4.4 mW ③ 330 mW ④ 550 mW ⑤ 1300 mW

 

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技術士会の正答は、③でした。

 

熱流量Qを求める式は、

　

　Q＝KAΔT

ここで、Kは熱通過率、Aは伝熱面積、ΔTは温度差（150K）です。

 

　球の表面積Aは、

　A＝4×π×r^2

　r＝{1/（2×100）｝

　 ＝0.005m

 

　それぞれを式に代入すると、

　Q＝7.0W/(m^2・K)×4×π×（0.005m）^2×150K

　 ＝0.3297W

　換算すると、

　 ≒330mW

　と③と一致しましたね。

　

　ここで、球の表面積がポイントとなりましたが、材料力学の断面係数のように記憶しておかないと対策が打てません。

　覚えておいてください。

 

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。

頑張ってください。