令和元年度 技術士一次試験（再） 機械部門択一(27)ボイルシャルルの法則

令和元年度 技術士一次試験（再） 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27 40Lボンベの中に温度20℃, 圧力15 MPaの酸素が入っている。この酸素を使用して十分に時間が経った後,ボンベの中の温度は15℃,圧力は3.0 MPaとなった。酸素を理想気体と仮定した場合,使用した酸素の質量として,最も近い値はどれか。ただし, 酸素の気体定数を260 J/(kg・K) とする。 

① 0.63 kg　② 85 kg ③ 6.3 kg ④ 8.5 kg ⑤ 63 kg

～～～～～～～～～～

技術士会の正答は、③でした。

 

ボイルシャルルの法則から、

　PV＝mRT

です。ここで、圧力P、容積V、質量m、気体定数R、絶対温度T、前後の添え字をそれぞれ1、２とすると、

　m1＝P1V/RT1

　m2＝P2V/RT2

単位を合わせておきます。

　V＝40L/1000＝0.04m^3

　T1＝20＋273＝293K

　T2＝15＋273＝288K

　P1＝15×10^6Pa

　P2＝3×10^6Pa

解は、m1－m2ですので、

　P1V/RT1－P2V/RT2

＝V/R×（P1/T1－P2/T2）

代入して

　0.04/260×｛（15×10^6）/293－（3×10^6）/288｝

＝6.274㎏≒6.3㎏

と解答③に一致しましたね。

 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。