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令和6年度 1級 機械工学 問題A No.7 を解説(抵抗を足してから逆数に戻す)

令和6年度 1級管工事施工管理技術検定 第一次検定 問題A【No.7】は、壁の両側の流体間の熱通過率を表す式を選ぶ問題です。4つの式のうち、適当なものを1つ選びます。

この問題のポイント

正解は選択肢4です。3つの項を足してから、逆数に戻す形です。

設問には、4つの記号すべてに単位が示されています。熱通過率Kの単位はW/(m²・K)で、表面熱伝達率α1・α2と同じです。熱伝導率λはW/(m・K)、厚さLはmです。

この単位を使うと、4つのうち2つは計算するまでもなく落ちます。選択肢2と選択肢3は、出てくる単位がKの単位と逆になります。

※ このページに問題文そのものは載せていません。一般財団法人 全国建設研修センターの試験問題および正答肢のページには、2026年8月時点で令和7年度と令和8年度が掲載されています。

正解:選択肢4

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 × 単位は合いますが、3つをそのまま足している形です
2 × 単位がm²・K/Wになります。Kの単位と逆です
3 × 同じく単位がm²・K/Wになります
4 ○(適当) 3つを抵抗の形にそろえて足し、逆数に戻しています

この計算の手順(ここが正解)

まず、設問に示された単位を並べます。

記号 単位 何を表すか
K(熱通過率)W/(m²・K)求めるもの
α1・α2(表面熱伝達率)W/(m²・K)壁の両側の面での熱の伝わりやすさ
λ(熱伝導率)W/(m・K)壁の材料の熱の伝わりやすさ
L(厚さ)m壁の厚さ

λをLで割るとW/(m²・K)になり、Lをλで割るとm²・K/Wになります。この2つは互いに逆の単位です。

この単位を4つの式に当てはめると、2つが落ちます。

選択肢 式全体の単位 Kの単位と合うか
1W/(m²・K)合います
2m²・K/W合いません
3m²・K/W合いません
4W/(m²・K)合います

選択肢2と選択肢3は、この時点で落ちます。残るのは選択肢1と選択肢4の2つです。

この2つは、足しているものの形が違います。

選択肢1と選択肢4の違い

選択肢1 :α1と、λをLで割ったものと、α2を、そのまま足しています
選択肢4 :α1の逆数と、Lをλで割ったものと、α2の逆数を足し、その全体の逆数をとっています

選択肢4は、3つとも同じm²・K/Wの形にそろえてから足しています。選択肢1はα1とα2はW/(m²・K)のまま、λもLで割ってW/(m²・K)にそろえていますが、逆数に戻す操作がありません。

熱通過が何に比例するかは、過去問の正しい肢に書かれています。

令和3年度 1級管工事施工管理技術検定 第一次検定 問題A【No.8】の正しい肢(選択肢3)

「固体壁両側の気体間の熱通過による熱移動量は、気体の温度差と固体壁の面積に比例する。」
同年度の公表正答は選択肢2で、この記述は正しい側に置かれています。

熱移動量は温度差と面積に比例し、その比例のかかり方を表すのが熱通過率です。

熱の伝わり方は黒体の熱放射は絶対温度の何乗か?熱と伝熱の読み分けで扱っています。

覚え方

  • 熱通過率は3つを抵抗の形にそろえて足し、逆数に戻します
  • 単位を見ると選択肢2と3は計算せずに落ちます。Kの単位と逆になるからです
  • λをLで割るとW/(m²・K)、Lをλで割るとm²・K/Wです
  • 式にLをλで割った形が入っているほうが、抵抗にそろえた式です
  • 熱通過による熱移動量は温度差と面積に比例します

理解度チェック

Q.

熱通過率Kと表面熱伝達率αの単位は、同じか違うか。

同じです。どちらもW/(m²・K)です。令和6年度の1級 問題A No.7の設問に示されています。熱伝導率λはW/(m・K)で、これだけ分母がmになっています。

Q.

厚さLを熱伝導率λで割ると、どの単位になるか。

m²・K/Wです。熱通過率の単位W/(m²・K)とちょうど逆の形になります。反対にλをLで割るとW/(m²・K)になります。

Q.

固体壁両側の気体間の熱通過による熱移動量は、何に比例するか。

気体の温度差と固体壁の面積に比例します。令和3年度の1級 問題A No.8の選択肢3が、正しい肢としてこの内容を出しています。同年度の公表正答は選択肢2です。

> 機械工学のほかの論点は機械工学のカテゴリにまとめています

実際の壁は複数の材料が重なっていることが多く、その場合は層ごとに項が増えます。ここでの説明は試験問題に示された1層の壁についてのものです。

関連する用語

この問で問われた語を、年度をまたいで整理しています。

参考資料

  • 一般財団法人 全国建設研修センター「令和6年度 1級管工事施工管理技術検定 第一次検定 試験問題A」および同センターが公表した正答肢(問題A【No.7】=(4))。
  • 同センター「令和3年度 1級管工事施工管理技術検定 第一次検定 試験問題A」問題A【No.8】および同年度の公表正答肢((2))。
  • ※ 問題文・選択肢は掲載していません。
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