カルノーサイクルはどこで熱を受け取るのか？4つの過程の読み分け
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膨張と圧縮で熱がどちらへ動くのか毎回逆に覚えます。
出題で確かめたいです。
この記事の要点
等温膨張で熱量を受け取り、等温圧縮で放出すると出題されました。
断熱膨張では温度が低下し、断熱圧縮では上昇します。
逆向きに書いた年は、どちらも誤りの肢として置かれています。
1級の問題Aではカルノーサイクルが図つきで出る年があります。
令和6年度と令和3年度の肢を並べます。
4つの過程は何と何か
等温と断熱が2つずつです。
令和3年度 1級 第一次検定 問題A【No.7】(1)（正しい肢）
カルノーサイクルは、等温膨張、断熱膨張、等温圧縮、断熱圧縮の四つの可逆過程から構成される。
過程の性質も書かれています。四つの可逆過程とされています。
図の軸は圧力と体積です。縦軸が圧力P、横軸が体積Vで描かれています。
等温のとき熱はどちらへ動くのか
膨張で受け取ります。
令和3年度 問題A【No.7】(3)（正しい肢）
等温膨張では、外部から熱量を受け取り、等温圧縮では、熱量を外部に放出する。
令和6年度 問題A【No.6】(2)（誤りの肢）
等温膨張では、外部に熱量を放出し、等温圧縮では、外部から熱量を受け取る。
令和6年度の公表正答は(2)です。向きを逆に書いた肢が誤りと確定します。
文の形は2年でほぼ同じです。入れ替わっているのは受け取りと放出だけです。
断熱のとき温度はどちらへ動くのか
膨張で低下します。
令和6年度 問題A【No.6】(3)（正しい肢）
断熱膨張では、気体の温度が低下し、断熱圧縮では、気体の温度が上昇する。
令和3年度 問題A【No.7】(4)（誤りの肢）
断熱膨張では、気体の温度が上昇し、断熱圧縮では気体の温度が低下する。
令和3年度の公表正答は(4)です。こちらも向きを逆に書いた肢が誤りです。
2つの論点が年をまたいで裏返っています。正しい向きは、等温は膨張で受け取り、断熱は膨張で低下です。
| 過程 | 正しい肢として出た内容 | 出典 |
|---|---|---|
| 等温膨張 | 外部から熱量を受け取る | 令和3年度 肢3 |
| 等温圧縮 | 熱量を外部に放出する | 令和3年度 肢3 |
| 断熱膨張 | 気体の温度が低下する | 令和6年度 肢3 |
| 断熱圧縮 | 気体の温度が上昇する | 令和6年度 肢3 |
効率についてはどう出たのか
2年とも正しい肢でした。
令和6年度(1)(4)／令和3年度(2)（いずれも正しい肢）
カルノーサイクルは、高温熱源と低温熱源の温度差が大きいほど効率が高くなる。
カルノーサイクルの効率は、全ての熱機関の中で最大である。
温度差の話は2年とも置かれています。温度差が大きいほど効率が高くなるです。
効率の位置づけも書かれています。全ての熱機関の中で最大とされています。
比熱比やエントロピーは熱と伝熱の読み分け、冷凍サイクルは冷凍サイクルと冷媒の読み分けで扱っています。
理解度チェック
カルノーサイクルを構成する4つの過程は。
等温膨張、断熱膨張、等温圧縮、断熱圧縮です。四つの可逆過程とされています。
等温膨張では熱量はどちらへ動くか。
外部から受け取ります。等温圧縮では外部に放出します。
断熱膨張では気体の温度はどうなるか。
低下します。断熱圧縮では上昇します。
効率は熱源の温度差とどう関係すると出題されたか。
温度差が大きいほど効率が高くなる、です。
「断熱膨張では温度が上昇し、断熱圧縮では低下する」は正しいか。
誤りです。令和3年度の公表正答はこの肢でした。
まとめ
- 4つの過程は等温膨張・断熱膨張・等温圧縮・断熱圧縮。
- いずれも可逆過程とされている。
- 等温膨張で熱量を受け取り、等温圧縮で放出する。
- 断熱膨張で温度が低下し、断熱圧縮で上昇する。
- 令和6年度の誤りは等温の熱の向き。
- 令和3年度の誤りは断熱の温度の向き。
- 温度差が大きいほど効率が高く、効率は全ての熱機関の中で最大。
出題の言い回しは年度によって変わります。個別の判断は最新の試験問題と公表正答を確認してください。
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この科目の過去問はどこにあるか
級ごとに分けています。1級 機械工学｜2級 機械工学を見てください。
参考資料
- 1級管工事施工管理技術検定 第一次検定 問題A【No.6】（令和6年度）・【No.7】（令和3年度）及び各年度の公表正答肢（一般財団法人全国建設研修センター。試験問題／正答肢のページ）。公表正答は令和6年度が(2)、令和3年度が(4)です。
- ※ 誤りとされた肢について、正しい向きを示す記述は同じ問題文の中にありません。もう一方の年に正しい肢として出た記述を並べて記載しています。
※ この記事の確認日：2026年8月
まちがえやすいポイント
誤りの肢は、正しい肢の向きをそのまま裏返した形です。
令和6年度の誤りは等温の熱の向き、令和3年度の誤りは断熱の温度の向きです。同じ問題の中に正しい向きの記述は無く、年をまたいで見ると対になっています。
覚える単位も決めておきます。等温は熱の出入り、断熱は温度の上下です。