35AM84｜第35回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

公式正答は 2 です。正答内容は 20℃ です。

この問題のポイント

同じ物質である水同士を混ぜるので、外部への熱損失を無視すれば、高温水が失う熱量と低温水が得る熱量を等しくします。単純平均ではなく質量で重み付けします。

解説

水の比熱をc、混合後温度をTとすると、

1c(40−T)=2c(T−10)

です。cを消去して40−T=2T−20、3T=60よりT=20℃です。同じ結果は、質量加重平均

T=(1×40+2×10)/(1+2)=60/3=20℃

でも求められます。低温側の水が2 kgと多いため、混合温度は単純平均25℃より低温側へ寄ります。

選択肢の確認

選択肢1：15℃

正答ではありません。 熱収支式へ代入すると、高温水の放熱25cに対して低温水の吸熱10cとなり等しくありません。15℃を単純平均とは説明しません。

選択肢2：20℃

正答です。 高温水の放熱1c(40−20)=20cと、低温水の吸熱2c(20−10)=20cが一致します。

選択肢3：25℃

正答ではありません。 (40+10)/2=25℃という二つの温度の単純平均です。水の質量が1 kgと2 kgで異なるため使えません。

選択肢4：30℃

正答ではありません。 高温水の放熱10cに対し、低温水の吸熱40cとなり、熱収支が成立しません。

選択肢5：35℃

正答ではありません。 高温水の放熱5cに対し、低温水の吸熱50cとなり、熱収支が成立しません。

覚えるポイント

• 同じ物質の混合温度は質量加重平均で求めます。
• 低温水が2倍多いので、単純平均25℃より低くなります。
• 誤肢も放熱量と吸熱量を代入して検算します。