36AM84｜第36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 0.2 m³ です。

この問題のポイント

封入気体の物質量は一定なので、絶対圧P、体積V、絶対温度Tに対して P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ を用います。圧力比と温度比の分子・分母を逆にしないことが重要です。

解説

初期条件はV₁ = 0.3 m³、P₁ = 100 kPa、T₁ = 300 K、変化後はP₂ = 300 kPa、T₂ = 600 Kです。求めるV₂について解くと、

V₂ = V₁ × (P₁/P₂) × (T₂/T₁)

= 0.3 × (100/300) × (600/300)

= 0.3 × (1/3) × 2 = 0.2 m³

です。圧力が3倍になる効果は体積を1/3にし、絶対温度が2倍になる効果は体積を2倍にするため、初期体積の2/3で0.2 m³です。各誤答値の由来を根拠なく推測せず、正式への代入結果と比較します。

選択肢の確認

選択肢1：0．05

正答ではありません。 V₂ = 0.3 × (100/300) × (600/300) = 0.2 m³であり、0.05 m³は圧力比と温度比を入れた正式の代入結果に一致しません。

選択肢2：0．2

正答です。 V₂ = 0.3 × (1/3) × 2 = 0.2 m³となり、圧力3倍の圧縮効果と絶対温度2倍の膨張効果の両方を正しく反映しています。

選択肢3：2

正答ではありません。 正式で0.2 m³となるのに対し2 m³は10倍です。P₁/P₂ = 1/3、T₂/T₁ = 2を代入した結果ではありません。

選択肢4：5

正答ではありません。 圧力増加による圧縮と温度上昇による膨張をともに入れた代入値は0.2 m³です。5 m³はこの結果と一致しません。

選択肢5：10

正答ではありません。 V₂ = V₁(P₁/P₂)(T₂/T₁)へ全数値を代入すると0.2 m³です。10 m³は正しい値の50倍であり条件と一致しません。

覚えるポイント

• 一定量の気体ではP₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂を用い、温度はKで扱う。
• V₂ = V₁(P₁/P₂)(T₂/T₁)とし、圧力は逆比、絶対温度は比例の方向に入る。
• 本問は0.3 × (100/300) × (600/300) = 0.2 m³である。