危険物取扱者 乙4｜密度・熱量・濃度・燃焼範囲の物理化学計算問題
問題 1
液体だけの質量として正しいものはどれか。
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質量は密度×体積なので、0.75 kg/L×200 L＝150 kgです。密度と体積の単位がすでにLで対応しているため、追加の換算は不要です。 200÷0.75とすると密度の式を逆に使い、15 kgや1,500 kgは小数点の位置を誤っています。
問題 2
液体が受け取る熱量として正しいものはどれか。
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温度差は最終温度50℃ではなく、50－20＝30 Kです。Q＝mcΔTへ代入すると、2.0 kg×2.0 kJ/(kg・K)×30 K＝120 kJとなります。 摂氏温度の差とKの差は同じ大きさです。最終温度そのものを掛けると200 kJとなり、条件を取り違えます。
問題 3
加熱による液体の体積増加と、容器に必要な追加の空き容量の組合せとして正しいものはどれか。
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体積増加はΔV＝βV₀ΔT＝0.0010 /K×1,000 L×30 K＝30 Lです。したがって加熱後の体積は約1,030 Lとなり、 あふれを避けるには少なくとも計算上30 Lの余裕が必要です。実設備では温度分布、計測誤差、運転余裕なども別に見込みます。
問題 4
混合後の溶質濃度として正しいものはどれか。
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溶質量は10 L×0.40＝4 Lと、30 L×0.20＝6 Lの合計10 Lです。全体は40 Lなので、10÷40＝0.25、すなわち25体積％です。 40％と20％の単純平均30％になるのは両液量が等しい場合であり、今回は20％溶液の量が3倍なので使えません。
問題 5
この換気計画への評価として最も適切なものはどれか。
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10％は提示された燃焼上限8％を超えていますが、空気で希釈すれば8％から1％の範囲を必ず通過します。局所的には平均値より先に燃焼範囲へ入る場所もあります。 したがって「換気前は濃すぎる」という一点で安全とはいえず、開始前から着火源を管理し、防爆性など作業に適合した方法で換気・濃度確認を行います。
問題 6
この操作の原理と、残る重要な危険の組合せとして最も適切なものはどれか。
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窒素による不活性化は、燃焼に必要な酸素供給を減らす窒息作用です。可燃物を分解する操作でも、主に温度を下げる冷却操作でもありません。 一方、燃焼抑制に十分な低酸素環境は人にも危険です。槽内立入りを予定しなくても、漏出・滞留による周辺の酸素欠乏を監視しなければなりません。
問題 7
担当者の判断への評価として最も適切なものはどれか。
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引火点は所定の試験条件で液面上に着火可能な蒸気が生じる温度の指標であり、微細な液滴が空気中へ分散するミストの危険を一律に否定するものではありません。 高引火点液体でもミスト化すれば引火点未満で静電気放電により着火し得るため、液温だけを根拠に対策を外すのは不適切です。
問題 8
遮へい板が主に減らした熱移動として最も適切なものはどれか。
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火炎と容器が接触しておらず、空気流もほぼ変わらない一方、間に遮へい板を置いて受熱が減ったことから、主に遮られたのは放射です。 伝導には物体同士の接触経路が必要です。実際の火災では対流や伝導も同時に生じ得ますが、この条件では放射の寄与を識別できます。
問題 9
蒸発と安全管理に関する説明として最も適切なものはどれか。
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同じ温度で蒸気圧が高い液体は、液相から気相へ移る傾向がより大きいと評価できます。そのため、他条件が同じならAについて蒸気の発生・蓄積をより慎重に考えます。 蒸気圧と蒸気密度は別の性質であり、蒸気圧が高いことから空気より軽いとは判断できません。蒸発は沸点未満でも起こります。
問題 10
移送する液体の質量として正しいものはどれか。
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1 m³＝1,000 Lなので、1.5 m³＝1,500 Lです。したがって質量は0.80 kg/L×1,500 L＝1,200 kgとなります。 1.5にそのまま0.80を掛けるのではなく、密度の分母であるLへ体積を換算してから計算することが要点です。