39PM84｜第39回 臨床工学技士国家試験 過去問
医用基礎工学熱・放射線・光比熱・熱伝導・気化熱・電離作用・生体光特性
ガソリンを燃焼させて得た 1 秒あたり 320 kJ の熱量を利用し、96 kW の出力を発生させるガソリンエンジンがある。このエンジンの熱効率［％］はどれか。
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正解: 3
正答
3
この問題のポイント
この問題では、熱効率を求めます。
熱効率は、入力された熱エネルギーのうち、どれだけが有効な仕事や出力になったかを表す割合です。
- 熱効率 = 出力 / 入力熱量 × 100
単位をそろえることが重要です。
解説
問題文では、ガソリン燃焼で得られる熱量が、
- 1秒あたり 320 kJ
と与えられています。
1秒あたりのエネルギーは仕事率です。
- 1 kJ/s = 1 kW
なので、
- 320 kJ/s = 320 kW
入力熱量は 320 kW と考えられます。
エンジンの出力は、
- 96 kW
です。
したがって、熱効率 η は、
- η = 出力 / 入力 × 100
- η = 96 / 320 × 100
- η = 0.3 × 100
- η = 30％
よって、正答は 3．30 です。
ひっかけポイント
320 kJ と 96 kW をそのまま比べるのではなく、320 kJ/s = 320 kW として単位をそろえます。問題文の「1秒あたり」が、kJをkWに変換する手がかりです。
選択肢の確認
1．誤り。
3.3％は、96と320の比を逆に近い形で扱うなど、計算を誤った値です。正しくは96/320です。
2．誤り。
18％ではありません。出力96 kWは入力320 kWの約3割です。
3．正しい。
入力は320 kJ/s = 320 kW、出力は96 kWです。96/320 × 100 = 30％となります。
4．誤り。
70％は高すぎます。入力320 kWのうち96 kWしか有効出力になっていないため、効率は30％です。
5．誤り。
82％も高すぎます。エネルギー損失を無視したような値であり、与えられた数値からは得られません。
覚えるポイント
- 熱効率 = 有効出力 / 入力熱量 × 100 です。
- 1 kJ/s = 1 kW です。
- 「1秒あたり 320 kJ」は 320 kW と同じ意味です。
- この問題では、96 / 320 × 100 = 30％です。
- 効率計算では、分子と分母の単位を必ずそろえます。