工業熱力学演習問題 平成 26 年 5 月 1 日 (木) 各問題は 10 点。 【問題 1】 盛り土を固めるために 2.00m×4.00m の板で覆い、その上に板の重さも含めて、2500kg の荷重を掛けた。この板が盛り土に作用する圧力は何 Pa か。ただし、作用する圧力 は大気圧との差で答えよ。 大気圧 荷重 【問題 2】 次の問いにこたえよ (a) 0.250L は、何 mL か (b) 2.50L は、何 m3 か (c) 時速 66.0km を秒速にすると何 m/s か (d) 体積 4.50L の液体の重さは、7.40kg であった。液体の密度 kg/m3 は幾らか (e) ロケットノズルから毎秒 140kg のガスが、速度 450m/s で噴き出している。推力 (運 動量のこと) は何 ton か 【問題 3】 ある物体が外から熱を受けて，熱効率 45.0 ％で外に 280kW の仕事をした．外部か ら受けた熱量はいくらか． 【問題 4】 次の物理量の表を埋めよ 意味 記号 単位 示量変数か示強変数か 面積 体積 密度 比熱 – 速度 加速度 これらは一つの変数の空欄がすべて正解ではないと採点しない。 工業熱力学演習問題解説 平成 26 年 5 月 1 日 (木) 【解説 1】 圧力の定義は (力)/(面積) である。掛けた荷重が kg であたえられているので、こ れに重力加速度 g を乗じて単位 N として計算する。盛り土に作用する力は (大気圧 力)+(板の重さ)+(荷重) であるので、かかる圧力はこの値に大気圧 101.3kPa を加え て計算する。多くの人は圧力が N/m2 と知っていても、力 kg と N の関係を間違え ている。2500kg は 24.5kN である。(板の重さ)=(荷重) となるので、これを面積で割 ると答え。 圧力 3.06kPa 【解説 2】 次の問いにこたえよ (a) 1L = 1000mL という’m’ ミリが 1/1000 であることがわかれば良い (b) 1m3 = 1000L である。1m×1m×1m = 1m3 (c) 1 時間は 3600 秒、1km=1000m の 2 つを知っていて、vh を km/h、v を m/s で表 すと [km] 66.0 × 1000[m] vh = 66.0 = = 18.333 [h] 3600[s] (d) 密度=質量/体積 で、質量 kg は地球上では重さ kg と同じ数値である。桁を考えて 計算する (e) 推力はガス量 [kg/s]× 噴出相対速度 [m/s] である。この 2 つを掛けると kgm/s2 =N(ニ ュートン) という単位になるが、力の単位を kg にするには重力加速度 g = 9.80665m/s2 で割る。そして kg を ton (1ton = 1000kg) に換算する。 (1) 250mL, (2) 2.50×10−3 m3 , (3) 18.3m/s, 3 3 (4) 液体の密度は 1.64×10 kg/m , (5) 推力 6.42ton 【解説 3】 熱効率 η の意味は、(外にした仕事 W )/(受けた熱量 Q) というエネルギ形態の変換効 率のこと。式は, η = W/Q であるので、 Q = W/η 外部から受けた熱 622kW 【解説 4】 意味 面積 体積 密度 比熱 速度 加速度 記号 単位 示量変数か示強変数か A または S V ρ c v または w a 2 示量変数 示量変数 示強変数 示強変数 示強変数 m m3 kg/m3 J/kgK m/s m/s2
© Copyright 2024 ExpyDoc
