【過去問】熱の移動とは？伝導・対流・放射の違いを解説｜危険物取扱者【甲、乙、丙】

【過去問】熱の移動とは？伝導・対流・放射の違い

熱伝導率がもっとも小さいものは、次のうちどれか。

1. アルミニウム
2. 水
3. 木材
4. 銅
5. 空気

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正解５

解説

正しいのは５。熱伝導率は一般に固体＞液体＞気体の順に大きく、気体の空気が最も小さい。１のアルミニウムと４の銅は金属で熱伝導率が大きい。２の水は液体で中くらい。３の木材は固体だが金属よりずっと小さく、水よりも小さい。小さい順に並べると、空気＜木材＜水＜アルミニウム＜銅。

間違えやすいポイント

熱伝導率は固体＞液体＞気体。気体（空気）は熱を最も伝えにくい。

次の文の（　）内のAおよびBに当てはまる語句の組合せとして、正しいものはどれか。「物体と熱源との間に液体が存在するときには、液体は一般に温度が高くなると比重が小さくなるので上方に移動し、それによって物体に熱が伝わる。これが（A）による熱の伝わり方である。しかし、熱源と物体との間に何もなく真空である場合にも熱は伝わる。太陽により地上の物体が温められて温度が上がるのはこの例であって、このような熱の伝わり方を（B）と呼ぶ。」

1. A:対流 B:伝導
2. A:伝導 B:放射
3. A:伝導 B:対流
4. A:対流 B:放射
5. A:放射 B:伝導

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正解４

解説

正しいのは４。温められて比重が小さくなった液体そのものが上へ移動して熱を運ぶのは対流（A）。熱を運ぶ物質がない真空中でも、電磁波として熱が伝わるのは放射（B）で、太陽の熱が地球に届くのがその例。伝導は物質の中を熱が順に伝わる現象で、物質がない真空中では起こらないので、Bに伝導・対流を入れた１・３・５は誤り。Aを伝導・放射とした２・３・５も誤り。

間違えやすいポイント

流体が動いて運ぶのが対流、真空でも伝わるのが放射。伝導・対流には物質が必要。

熱の移動の仕方には伝導、対流および放射の３つがあるが、次のA～Eのうち主として対流が原因であるものはいくつあるか。
A．天気のよい日に屋外で日光浴をしたら身体が温まった。
B．ストーブで灯油を燃焼していたら、床面よりも天井近くの温度が高くなった。
C．鉄棒を持って、その先端を火の中に入れたら手元の方まで次第に熱くなった。
D．ガスコンロで水を沸かしたところ、水の表面から温かくなった。
E．アイロンをかけたら、その衣類が熱くなった。

1. １つ
2. ２つ
3. ３つ
4. ４つ
5. ５つ

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正解２

解説

正しいのは２（BとDの２つ）。B：ストーブで暖められた空気が上昇し、天井近くが高温になるのは対流。D：下から加熱されて温まった水が上昇し、表面から温かくなるのは対流。A：日光で身体が温まるのは、太陽からの電磁波による放射。C：鉄棒の先端の熱が手元まで伝わるのは伝導。E：アイロンの熱が触れている衣類に伝わるのも伝導。

間違えやすいポイント

「温まった空気や水が上へ動く」が対流。触れて伝わるのが伝導、離れていても届くのが放射。

次のうち正しいものはどれか。

1. エタノールの比熱は、水より大きい。
2. 銀の熱伝導率は、水より小さい。
3. ニッケルの線膨張率は、体膨張率より大きい。
4. 熱の対流は、液体および固体だけに起こる現象である。
5. 外気圧が高くなれば、沸点も高くなる。

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正解５

解説

正しいのは５。沸騰は、液体の蒸気圧が外圧と等しくなったときに起こるので、外気圧が高いほど沸点も高くなる（圧力鍋）。１の比熱は、気体を除くと水が最も大きく、エタノールは水より小さい。２の熱伝導率は固体（特に金属）が大きく、銀は水よりはるかに大きい。３の同じ物体の体膨張率は線膨張率の約３倍で、線膨張率のほうが小さい。４の対流は液体と気体で起こり、固体では起こらない。

間違えやすいポイント

対流は液体と気体だけ。比熱は水が最大級、熱伝導率は金属が大きい。

次の文の①～③に当てはまるものの組み合わせとして、正しいものはどれか。「１つの物体のA部分t₁〔℃〕からB部分t₂〔℃〕に伝導によって流れる熱量Qは、A、B間の距離をLとすれば、次の式で表される。Q＝kST×①／② ただし、Sは断面積、Tは時間を表し、kをこの物質の③とする。」

1. ①(t₁＋t₂)² ②L² ③比率
2. ①t₁＋t₂ ②L³ ③熱容量
3. ①t₁＋t₂ ②L ③熱容量
4. ①t₁－t₂ ②L ③熱伝導率
5. ①t₁－t₂ ②L² ③熱伝導率

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正解４

解説

正しいのは４。伝導で流れる熱量は、A・B両端の温度差（t₁−t₂）が大きいほど、断面積Sが大きいほど、時間Tが長いほど多くなり、距離Lが長いほど少なくなる（Lに反比例）。比例の係数kは、その物質の熱の伝えやすさを表す熱伝導率。よってQ＝kST×(t₁−t₂)／L。１〜３は温度の和（t₁＋t₂）や比率・熱容量を使っている点が誤り。５は距離Lを２乗している点が誤り。

間違えやすいポイント

伝導の熱量は「温度差に比例・距離に反比例」。係数kが熱伝導率。

強欲な青木

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