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技術士第一次試験(機械部門)【専門_平成28年度_問題25】

こんにちは。

機械系エンジニアのメカエン@技術士(機械部門)です。

今回のテーマはこちらです。

技術士第一次試験(機械部門)
【専門_平成28年度_問題25】

なお問題の難易度については次のように考えています。とても個人的な意見ですので、あくまでご参考ということでご容赦願います^^

★☆☆☆☆ 【易】  5分以内で確実に正解したい!
★★☆☆☆ 【やや易】5分を超えるかも知れないが確実に正解したい!
★★★☆☆ 【標準】 50%以上の正答率にはなんとか正解したい!
★★★★☆ 【やや難】少し応用的な知識が必要!難しい!
★★★★★ 【難】  できなくてもしょうがない!とっても難しい!

平成28年度_問題25

理想気体1. 00 kgを一定圧力(等圧変化)の下でt_1=-62.3 [℃]からt_2=300 [℃]まで加熱した。このとき, (ア)ンタルピーの変化量ΔH, (イ)内部エネルギーの変化量ΔU, (ウ)加えられた熱量Q , (エ)ントロピーの変化量ΔSの組合せとして, 最も適切なものはどれか。ただし,理想気体の定圧比熱はC_p=1.01[kJ/kgK],定容比熱はC_v=0.720[kJ/kgK]とする。 なお,自然対数の底eは約2. 72である。

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正答は①でした。

それでは解説です。

(ア)366kJ

dQ=dU+pdV(熱力学第1法則より)

dH=dU+pdV+Vdp(エンタルピー H=U+PVより)

より、dH=dQ+Vdp

今、等圧変化なのでdp=0より、

dH=dQ=C_pdT=1.01×(300+62.3)×1.0≒366kJ

(イ)261kJ

dU=C_vdT=0.720×(300+62.3)×1.0≒261kJ

(ウ)366kJ

(ア)より、dQ=dH≒366kJ

(エ)1.01kJ/K

dS=\frac{dQ}{T}=C_p\frac{1}{T}dT

よって、ΔS=C_p\int^{572}_{210.7}\frac{1}{T}dT\\=C_pln\frac{573}{210.7}=C_pln2.72=C_p=1.01kJ/K

 

《難易度》★★★★☆

《感想》熱力学第1法則、エンタルピーの定義式、エントロピーの定義式などを理解していないと解けない問題でした。個人的には良問だと思いますが、本番では難しい部類の問題になるかと思います。★4つです。

《参照キーワード集》

技術士第一次試験(機械部門)専門キーワード集(熱力学)★随時更新中★ - 機械系エンジニアの技術士ストレート合格勉強法

 

それでは今回も最後までありがとうございました^^