技術士 第一次試験 平成28年度 基礎科目 Ⅰ-4-3 「金属の性質」の問題を解いてみた

本年度の技術士第一次試験問題、基礎科目の問題と解答です。

この問題を解いているときに、次の図の関係があることに気づきました。副産物ですね。

(副産物)

参考までに、多くの金属で電気伝導率と熱伝導率を比較してみた。きわめて相関が良い。

電気の流れは、金属イオン格子の中を伝導電子が移動することで生じている。熱も同様に伝達されているようだ。

金属の電気抵抗率(20℃)と熱伝導率(300K)はWikipediaに金属名を入れると調べることができる。
電気抵抗率(Wikipedia)には次の記述がある。

単位は、オームメートル(Ω・m)である。慣例的に Ω・cm もよく使われる。自由電子の数密度が大きく影響する。自由電子の数が多ければ多いほど電気抵抗率は低くなり。少なければ少ないほど電気抵抗率は高くなる。自由電子の数が限りなく0であれば、それは絶縁体である。
電気抵抗率の逆数を電気伝導率(導電率)と呼ぶ。

下表は、電気と熱を通しやすい金属から順に並べている。電気抵抗率の単位はnΩ・mで、電気伝導率の単位はその反対の1/(nΩ・m)となる。電気伝導率と熱伝導率の関係をグラフ化すると、きれいな直線関係となった。

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平成28年度の問題30問の解答は こちらに掲載しています。



日本技術士会のホームページより

(問題)
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解答:③

知っているかどうかの問題。
直感的にはアルミニウムは軽い(比重2.7)。従って(ア)か(イ)。
銅は電気を良く通す。これは電気抵抗が小さいということ。銅線に変えてアルミニウム線を用いたら、などという話もある。銅よりは電気が通りにくいが軽いということ。従って、(ウ)か(オ)。
融点はアルミニウムが低いことは知っての通り。銅文明が鉄文明よりも先に起こったのは、周知の通り。従って(ア)。

全てを満足する答えは③。

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