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7.令和3 1

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10.令和3 1 材料の破壊に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．破壊するまでに大きな塑性変形を伴う破壊を延性破壊といい、これに対してほとんど塑性変形を伴わない破壊を脆性破壊という。 ロ．炭素鋼の衝撃吸収エネルギーはある温度を境に急激に低下して、材料は脆くなる。これを低温脆性という。 ハ．高温下で長時間使用されるボルトの締付け力の低下やガスケットの緩みなどは応力集中によるものである。 二．一度加わっただけでは破壊しない程度の小さな応力でも繰返し作用すると突然脆性的に破壊することがある。これは応力緩和によるものである。

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13．令和3 1 材料の劣化に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．金属が水と接触して陽イオンになりやすい傾向をイオン化傾向といい、イオン化傾向の大きさの順に並べたものがイオン化列である。 ロ．ステンレス鋼は、多くの環境中で特殊な酸化物である不働態皮膜が形成され、酸性、中性、アルカリ性のすべての環境で極めて良い耐食性を示す。 ハ．亜鉛や銅は、初期のわずかな腐食によってできる腐食性生物が素地を保護するので、ほぼ中性の湿食環境では、かなり良い耐食性を示す。 二．炭素鋼は、ほぼ中性の腐食環境で生ずるさびの保護性が低く、また、どのような環境下でも不働態皮膜を生成することはなく、腐食速度が大きい。

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3．令和2年2 気体の性質に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．理想気体のｐＶＴ関係は、低温や密度の大きな高圧条件下の実在気体にも適用することができる。 ロ．ファン・デル・ワールス式では、分子間の引力は2分子間に生じることから、濃度の2乗に判比例して減少するとして圧力を補正している。 ハ．温度（Ｔ）、圧力（ｐ）、体積（Ｖ）を臨界定数を基準として表すと、あらゆる物質に対して、普遍関数でｐＶＴ関係を表すことができる。これを対応状態原理と呼ぶ。 二．大気中で液体を加熱していくと蒸気圧は次第に高くなり、大気圧に等しくなると液体の表面からの蒸発だけでなく、液体内部からも盛んに気化が生じるようになる。

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9.下図に示すような向流の二重管式熱交換器がある。内管にはT₁＝120℃の高温流体（スチーム）が入り、T₂＝110℃で出る。外管にはｔ₁＝10℃の低温流体（油）が入り、ｔ₂＝70℃で出る。対数平均温度差△Ｔ₁ₘはおよそいくらか。必要ならば、下図のグラフを使用してもよい。

10.材料の力学と強度に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．部材に加わる荷重は、その荷重の加わる速度に注目すると、静荷重と動荷重に分類でき、動荷重は時間とともに変化する荷重である。 ロ．ポアソン比は、縦ひずみに対する横ひずみの比に負号をつけたもので、一般に材料に固有の一定値となる。 ハ．縦弾性係数E、横弾性係数G、ポアソン比ｖは材料力学で重要な弾性係数であり、これら3つの弾性係数は互いに独立である。 二．材料の引張試験から求めた応力ｰひずみ線図において、線図の下側の面積が靭性であり、材料が破壊するまでに必要な全エネルギーの大きさを表している。

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13．材料の劣化に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．接合されたステンレス鋼と炭素鋼が海水中にある場合、炭素鋼が腐食する。しかし、ステンレス鋼を取り除いても炭素鋼の腐食が生じる。これは、炭素鋼表面のミクロな不均一性によってミクロ腐食電池が形成されるからである。 ロ．引張応力下にある金属が腐食環境中で割れを生じる現象を応力腐食割れという。特に、オーステナイト系ステンレス鋼では、侵入する水素によって脆化して割れるという特殊な応力腐食割れが起こる。 ハ．硫化水素やこれを含む高温ガスは金属と反応して硫化する。ニッケルを加えた鋼では鉄ｰニッケル複合硫化物皮膜を生成するため耐硫化性が改善されるが、水素が共存すると保護性は低下する。 二．金属の電気化学的な損傷現象は腐食であるのに対して、摩耗とエロージョンは物理的あるいは機械的損傷である。

14.令和2年2

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5.静止した１molの空気を状態①（圧力ｐ₁＝大気圧、温度Ｔ₁＝300Ｋ、体積Ｖ₁）から状態②（ｐ₂＝５ｐ₁、Ｔ₂、Ｖ₂）に圧縮する。可逆断熱圧縮の場合の状態②の温度Ｔ₂はおよそいくらか。ただし、空気は理想気体とし、その比熱容量の比を1.4とする。必要ならば下図を利用してもよい。

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7.下図のような密閉タンク内に水が入っている。水面から高さ1.0m上の点Aの圧力はゲージ圧力で-2.0kPaであった。水面から1.5m下の点Bの圧力はゲージ圧力でおよそいくらか。ただし、水の密度は1000kg/m³とし空気、空気中の水蒸気の密度は無視して計算せよ。

8.令和2 1

9.温度200Kの黒体の単位表面積から単位時間当たりに放射される全熱放射エネルギーが90.7W/m²であった。一方、ある物体が温度150Kの状態にあるとき、放射される全熱放射エネルギーが5.67W/m²であったとすると、この物体はなにか、票の中から正しいものを1つ選べ。

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12．材料に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．金属結合では、原子の間を価電子が自由に動き回っており、これを自由電子という。熱や電気の伝導性や金属の展性、延性などは自由電子に基づく性質である。 ロ．個体は粒子の配列により結晶質個体と非晶質個体に大別され、非晶質個体では、原子、分子またはイオンが立体的に規則正しく配列している。 ハ．有機材料は密度が金属材料に比べて約1/4～1/8と小さいが、引張強度は金属材料と同程度である。 二．物質が外部条件の変化によって、ある相から他の相に変化する現象を相変態（変態）または相転移などという。

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1.令和元年一

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7.流動に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．ベルヌーイの定理は、流体における質量保存の法則を示すものである。 ロ．静圧とは流体自体が持っている圧力をいい、動圧とは流体の運動エネルギーが圧力エネルギーに変化することにより生じる圧力をいう。 ハ．流れの状態が層流と乱流の間の範囲は遷移域と呼ばれ、遷移域では流れの状態が不安定で層流になったり乱流になったりする。 二．管摩擦係数は、層流ではRe数と管壁面の粗度により規定されるが、乱流では、Re数だけにより規定される。

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11.丸棒に20kNの引張荷重を加えたとき、丸棒に生じる引張応力を許容応力の85％以下にするのに必要な最小の断面積はおよそいくらか。ただし、丸棒の基準強さは400MPa、また、安全率は３とする。

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14.元年一回 制御システムに関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．製造プラントはその運転方式により、連続プロセスとバッチプロセスに大別することができる。高圧ガスプラントにおける連続プロセスは石油精製、石油化学プラントに多く用いられている。一方、バッチプロセスはファインケミカル、食品工業などで多く用いられている。 ロ．プラントの制御システムにおいて、シーケンサとワンループ調節計を一体化したプログラマブルロジックコントローラ（PLC）が普及している。 ハ．フィードバック制御とフィードフォワード制御は、制御の方式が相反するため、別個に使用され、同時に使用することはない。 二．調節弁におけるオンオフ動作は調節弁の操作がオンかオフに限られ、オン時、オフ時の操作量は、制御量を目標値に保つには大きすぎるか小さすぎるので、サイクリングを起こす。

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4.平成30 2

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7.流体の流れに関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．ニュートンの粘性法則によれば、流体の2層間に働くせん断応力は粘性係数に比例し、速度勾配（せん断速度）に反比例する。 ロ．レイノルズ数Reは流れの状態を判別するために用いられる。例えば、円管内の流れにおいて、Re＜2100ならば乱流＞4000ならば層流と判定される。 ハ．円管内を層流で流れる非圧縮性の粘性流体の定常流れにおいて、その速度分布は放物線状になり、管の中心で流速は最も大きくなる。 二．真っ直ぐな管路内の定常流れにおいて、層流で平均流速が一定の場合、管摩擦によるエネルギー損失は管の内径の2乗に反比例する。

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13．腐食に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．金属が水と接触して陽イオンになりやすい性質をイオン化傾向といい、これを大きさの順に並べたものがイオン化列である。イオン化列の順が金属の腐食のしやすさを表している。 ロ．ステンレス鋼と炭素鋼が接合された状態で海水中にある場合、腐食電池ができ、炭素鋼が腐食する。腐食量はファラデーの法則にしたがい、流れた電気量すなわち、電流の大きさと時間の積に比例する。 ハ．チタンの不働態皮膜は、塩化物イオンによる破壊には強く、温度が高くなければ局部腐食を生じないが、酸性溶液（pH＜１）では溶解する。 二．金属に繰り返し応力が作用すると疲労によるき裂や破壊が生じるが、同時に腐食が作用すると一定の応力負荷条件下での割れに至る応力繰返し数が小さくなる。これを腐食疲労といい、一般に疲労限度が存在する。

14.平成30 2

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8。平成30 1 分離操作に関する次の記述のうち正しいものはどれか。 イ．蒸留塔において、原料は塔内で分離され、塔頂から低沸点成分に富んだ蒸気が、塔底から高沸点成分に富んだ缶出液が取り出される。 ロ．物理吸収において、溶質ガスの吸収速度を大きくするには、そのガスの溶解度が大きい吸収液を選択したり、操作温度を上げることが必要になる。