二級建築士 過去問
令和5年(2023年)
問6 (学科1(建築計画) 問6)
問題文
図に示す湿り空気線図中のA点の湿り空気(乾球温度15℃、相対湿度40%)及びB点の湿り空気(乾球温度30℃、相対湿度50%)に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
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問題
二級建築士試験 令和5年(2023年) 問6(学科1(建築計画) 問6) (訂正依頼・報告はこちら)
図に示す湿り空気線図中のA点の湿り空気(乾球温度15℃、相対湿度40%)及びB点の湿り空気(乾球温度30℃、相対湿度50%)に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
- A点の空気を乾球温度30℃まで加熱すると、相対湿度は約16%となる。
- A点の空気に含まれる水蒸気量は、B点の空気に含まれる水蒸気量の約30%である。
- B点の空気が15℃の壁面に接触すると、壁の表面に結露が発生する。
- A点の空気をB点の空気と同様な状態にするには、加熱及び乾燥空気1kg当たり9g程度の加湿が必要となる。
- A点の空気とB点の空気を同じ量だけ混合すると、「乾球温度22.5℃、相対湿度約45%」の空気となる。
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この過去問の解説 (3件)
01
この問題のテーマは湿り空気の特性に関する理解で、空気線図を用いた湿り空気の温度、相対湿度、加熱・加湿の影響、結露の可能性などが問われています。
空気線図の使い方を習得し、各選択肢が理論や実際の物理法則に適合しているかどうかを確認しましょう。
この選択肢は適当です。
A点の空気(乾球温度15℃、相対湿度40%)を30℃まで加熱すると、空気の相対湿度は大幅に低下します。
図の相対湿度を示す曲線から考慮して、相対湿度は約16%となります。
この選択肢は適当です。
湿り空気に含まれる水蒸気量は、絶対湿度(kg/m³)で表されます。
図のA点における絶対湿度は約4g/kg、 B点における絶対湿度は約13g/kgであることから
4g/kg÷13g/kg=約30.8%
となり選択肢は適当となります。
この選択肢は適当です。
B点の空気(乾球温度30℃、相対湿度50%)が15℃の壁面に接触すると、空気が冷やされて露点温度に達し、結露が発生します。
図より相対湿度が100%は約20℃であり、15℃はこれを下回るため、この記述は正しいです。
この選択肢は適当です。
A点の空気をB点と同じ状態にするためには、加熱と加湿が必要です。
表より、加湿には約9g/kgの水蒸気を追加することで、A点の相対湿度をB点に近い状態にできます。
この選択肢は不適当です。
混合比を1:1すると、混合空気の乾球温度は、15℃と30℃の平均値22.5%となるが、相対湿度は曲線図であり平均値を取らないため誤りとなります。
この問題は湿り空気図を正しく読み解けるかを問うもので、湿り空気の温度、相対湿度、加熱・加湿の影響、結露の発生条件についての理解が必要です。
特に用語の扱いの間違いや、図を正しく読むための計算の方法を理解すると良いでしょう。
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02
これは、湿り空気線図についての問題です。
それぞれの線グラフが何を表しているかを覚えましょう!
この選択肢は、「〇」です。
乾球温度は横軸なので、
A点を横に30℃までスライドさせていくと、
相対湿度の曲線の16℃に当たります。
この選択肢は、「〇」です。
水蒸気量は縦軸の絶対湿度を見ます。
B点は約13で、A点は約4です。
13の30%は3.9なので正解です。
この選択肢は、「〇」です。
結露する温度は、相対湿度が100%の時の温度です。
B点を横にスライドさせていき、100%になるときの温度は約18℃です。
15℃はそれ以下なので、結露は発生します。
この選択肢は、「〇」です。
加湿の量は、絶対湿度の差で求められます。
他の選択肢で求めたように、B点は約13、A点は約4なので、
その差は9となります。
この選択肢は、「×」です。
空気を混合した時の値は、2つ点の結んだ直線から求められます。
1:1なので、直線の中点を見ます。乾球温度は22.5ですが、
相対湿度は52%になります。
グラフ同士の関係性についても押さえておきましょう。
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03
湿り空気線図とは、空気の湿り具合を表した図で、乾球温度・湿球温度・絶対湿度・相対湿度の相互関係をグラフ化したものです。
●乾球温度は、一般的な温度計で測った気温のことです。
水が氷になる温度を0度とし、単位は℃で表現されます。
●湿球温度は、温度計に水で濡らした布などを巻いて測った気温のことです。
水が気化するときに熱を奪うので、乾球温度より低くなります。
●絶対湿度は、空気中に含まれる水蒸気の量のことで、
1平方メートルに何グラムの水蒸気が含まれているか(g/㎥)、
または、乾き空気1キログラムに何グラムの水蒸気が含まれているか(g/kg(DA))で表されます。
●空気中に含むことができる水蒸気量は気温によって変わりますが、相対湿度は、その限界を100%とした場合の割合です。
単位は%で、天気予報などで聞かれる湿度は、この絶対湿度のことです。
A点は、乾球温度15℃、湿球温度7℃、絶対湿度4.5g/kg(DA)、相対湿度40%であることが、表から読み取れます。
B点は、乾球温度30℃、湿球温度22℃、絶対湿度13.5g/kg(DA)、相対湿度50%であることが、表から読み取れます。
乾球温度は横軸なので、A点をそのまま右に30℃の位置まで移動すると、
乾球温度30℃、湿球温度15℃、絶対湿度4g/kg(DA)、相対湿度16%になります。
気温が上がると、空気中に含むことができる水蒸気量は多くなるので、相対湿度は下がります。
よって、設問の記述は正しいです。
空気中の水蒸気量は、絶対湿度でわかります。
A点の絶対湿度4.5g/kg(DA)で、B点の絶対湿度は絶対湿度13.5g/kg(DA)なので、
A点の水蒸気量は、B点の水蒸気量の約30%です。
よって、設問の記述は正しいです。
B点をそのまま左に移動すると、乾球温度が18℃のところで、相対湿度が100%になります。
18℃以下で、空気中に含むことができる水蒸気量(飽和水蒸気量)を超えるということなので、設問の15℃では結露が発生します。
よって、設問の記述は正しいです
A点の空気をB点の空気と同様にするというのは、A点をB点と同じ位置にするということです。
その為にはA点を右上に移動させるので、乾球温度を上げるために加熱し、絶対湿度を上げるために加湿をします。
A点の絶対湿度が絶対湿度4.5kg/kg(DA)、B点の絶対湿度が絶対湿度13.5kg/kg(DA)なので、9g程度の加湿となります。
よって、設問の記述は正しいです。
A点とB点の空気を同じ量混合させると、乾球温度22.5℃、絶対湿度は9g/kg(DA)になります。
表ではA点とB点を直線で結んだ真ん中になります。
その位置の相対湿度は約50%になります。
よって、設問の記述は誤りです。
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