建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第53回(令和5年度(2023年))
問48 (空気環境の調整 問48)
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第53回(令和5年度(2023年)) 問48(空気環境の調整 問48) (訂正依頼・報告はこちら)
- 絶対湿度が一定の状態で、温度が上昇すると相対湿度は低下する。
- 相対湿度が同じ湿り空気では、温度が高い方が比エンタルピーは高い。
- 乾球温度が同じ湿り空気では、絶対湿度が高い方が水蒸気圧は高い。
- 露点温度における湿り空気では、乾球温度と湿球温度は等しい。
- 比エンタルピーが同じ湿り空気では、温度が高い方が絶対湿度は高い。
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この過去問の解説 (3件)
01
湿り空気における温度、湿度、エンタルピーの関係を理解することが重要です。特に相対湿度、絶対湿度、露点温度などの基本概念を押さえましょう。
温度が上昇すると、空気の水蒸気を保持できる量が増えるため、相対湿度は低下します。
相対湿度が同じなら、温度が高いほど水蒸気量が多く、比エンタルピーも高くなります。
乾球温度が同じ場合、絶対湿度が高い方が水蒸気圧は高いです。
露点温度では湿球温度も乾球温度と同じになります。
乾球温度が高いと絶対湿度は低くなります。よって誤りです。
湿り空気の温度と湿度に関する基本的な関係を理解することが重要です。
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02
最も不適当なものは、「比エンタルピーが同じ湿り空気では、温度が高い方が絶対湿度は高い。」です。
比エンタルピーは、空気がもっている熱の量を表します。
湿り空気では、温度による熱と、水蒸気がもつ熱の両方が関係します。
同じ比エンタルピーのまま温度が高くなると、温度による熱が増える分、水蒸気の量は少なくなる方向になります。
そのため、「温度が高い方が絶対湿度は高い」という説明は反対です。
これは適当です。
絶対湿度は、空気中に実際に含まれている水蒸気の量です。
温度が上がると、空気はより多くの水蒸気を含めるようになります。
しかし、実際に含まれている水蒸気の量が同じままだと、空気がまだ水蒸気を含める余裕が増えます。
そのため、相対湿度は下がります。
これは適当です。
温度が高い空気は、それだけで熱を多くもっています。
さらに、同じ相対湿度で比べると、温度が高い空気の方が多くの水蒸気を含むことができます。
水蒸気も熱をもっているため、温度が高い方が比エンタルピーは高くなります。
これは適当です。
乾球温度が同じでも、空気中に含まれる水蒸気の量が多ければ、水蒸気による圧力も高くなります。
つまり、絶対湿度が高いほど、水蒸気圧も高くなります。
そのため、この記述は合っています。
これは適当です。
露点温度とは、空気中の水蒸気がこれ以上含みきれず、水滴になり始める温度です。
この状態では、空気はほぼ飽和している状態です。
飽和している空気では、乾球温度と湿球温度は等しくなります。
そのため、この記述は合っています。
これが最も不適当です。
比エンタルピーが同じということは、空気全体がもっている熱の量が同じということです。
この状態で温度が高くなると、温度による熱が増えるため、その分、水蒸気がもつ熱は少なくなる必要があります。
水蒸気がもつ熱が少なくなるということは、空気中の水蒸気量、つまり絶対湿度は低くなる方向です。
したがって、比エンタルピーが同じなら、温度が高い方が絶対湿度は高い、とはいえません。
この問題では、湿り空気の「温度」「絶対湿度」「相対湿度」「比エンタルピー」の関係を整理することが大切です。
絶対湿度が同じで温度が上がると、相対湿度は下がります。
同じ相対湿度なら、温度が高い方が水蒸気も多く含みやすく、比エンタルピーも高くなります。
また、飽和している状態では、乾球温度と湿球温度は等しくなります。
一方で、比エンタルピーが同じ場合は、温度が高くなるほど絶対湿度は低くなる方向になります。
そのため、「比エンタルピーが同じ湿り空気では、温度が高い方が絶対湿度は高い。」という記述が不適当です。
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03
湿り空気は、乾燥した空気と水蒸気が混ざった空気であり、空気調和や建築設備の分野では非常に重要な概念です。絶対湿度、相対湿度、露点温度、湿球温度、比エンタルピーなどの関係を理解することで、空調機器の仕組みや結露の発生条件などを正しく判断できます。本問では、それぞれの物理量が互いにどのような関係を持つかを理解しているかが問われています。
適切です。相対湿度は、その温度で空気が保持できる最大の水蒸気量に対して、実際に含まれている水蒸気量の割合を示します。絶対湿度が変わらないまま温度だけが上昇すると、空気が保持できる水蒸気量は増加するため、同じ水蒸気量でも割合は小さくなります。このため、温度の上昇に伴って相対湿度は低下します。暖房をすると室内が乾燥して感じられるのも、この性質によるものです。
適切です。比エンタルピーは、空気が持つ熱エネルギーを表す量で、空気の温度だけでなく含まれる水蒸気の熱も含めて評価されます。相対湿度が同じであれば、温度が高い空気ほど多くの水蒸気を保持できるため、顕熱と潜熱の両方が増加します。その結果、温度が高い湿り空気ほど比エンタルピーも大きくなります。
適切です。乾球温度が一定であれば、空気中に含まれる水蒸気の量が増えるほど、水蒸気が及ぼす圧力である水蒸気圧も高くなります。絶対湿度は空気中の水蒸気量を示す指標であり、絶対湿度と水蒸気圧には密接な関係があります。そのため、同じ温度条件では絶対湿度が高いほど水蒸気圧も高くなるという関係が成り立ちます。
適切です。露点温度とは、空気を冷却したときに水蒸気が飽和して結露し始める温度です。この状態では空気は相対湿度100%の飽和状態となっています。飽和空気では水分の蒸発による冷却が起こらないため、乾球温度と湿球温度は一致します。この性質は湿り空気線図を読み取る際にも重要な基本事項です。
不適切です。比エンタルピーが一定の場合は、温度が上昇すると空気自体が持つ顕熱が増えるため、その分だけ水蒸気が持つ潜熱を減らす必要があります。このため、温度が高いほど絶対湿度は低くなります。湿り空気線図では、一定比エンタルピーの線に沿って温度が高くなる方向へ移動すると、絶対湿度は減少する関係となるため、この記述は誤りです。
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