危険物取扱者 乙種4類 ⑤ 基礎物理

危険物の性質を理解する土台となる物理を学ぶ分野です。融解・気化・凝縮などの状態変化、沸点と外圧の関係、密度と比重、蒸気比重(第4類はすべて1より大きく低所に滞留)が頻出です。比熱と熱容量、熱膨張、ボイル・シャルルの法則、熱の伝わり方(伝導・対流・放射)、オームの法則、そして引火の原因となる静電気の発生と防止も重要テーマです。計算問題も出るため、公式を暗記するだけでなく実際に手を動かして解き方に慣れておきましょう。

この分野の問題42問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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140固体が液体になる状態変化の名前はどれか。

  1. A昇華
  2. B凝固
  3. C気化
  4. D融解
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正解:D融解

固体が熱を吸収して液体になることを融解といいます。

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141物質が空気中にある水分を吸収して溶解する現象を何というか。

  1. A風解
  2. B溶解
  3. C潮解
  4. D融解
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正解:C潮解

物質が空気中にある水分を吸収して溶解することを潮解といいます。

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142状態変化に伴う熱の出入りについて、熱を「放出」する変化の組み合わせはどれか。

  1. A凝固と凝縮
  2. B融解と気化
  3. C気化と昇華
  4. D融解と凝固
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正解:A凝固と凝縮

凝固(液体→固体)と凝縮(気体→液体)は、いずれも熱を放出する状態変化です。

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143状態変化に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. A液体から気体への変化を気化という
  2. B気体から固体への変化を昇華ということがある
  3. C固体から液体になる変化を溶解という
  4. D物質の水分が空気中へ放出され粉末状になることを風解という
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正解:C固体から液体になる変化を溶解という

固体から液体になる変化は「溶解」ではなく「融解」です。溶解は物質が液体に溶けることです。

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144気体が熱を放出して液体になる現象を何というか。

  1. A融解
  2. B凝縮
  3. C凝固
  4. D気化
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正解:B凝縮

気体が熱を放出して液体になる現象を凝縮といいます。

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145沸騰が起きるときの条件として正しいものはどれか。

  1. A蒸気圧が外圧より小さくなったとき
  2. B蒸気圧が外圧と等しくなったとき
  3. C蒸気圧が外圧より大きくなったとき
  4. D蒸気圧がゼロになったとき
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正解:B蒸気圧が外圧と等しくなったとき

気化(蒸発)の状態から加熱して蒸気圧が大きくなり、外圧と等しくなったときに沸騰が起きます。

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146沸点と外圧の関係について正しいものはどれか。

  1. A外圧を上げると沸点は低くなる
  2. B外圧を変化させても沸点は変わらない
  3. C外圧を下げると沸点は高くなる
  4. D外圧を上げると沸点は高くなる
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正解:D外圧を上げると沸点は高くなる

加熱して蒸気圧を上げ、外圧と同じ大きさになると沸騰するため、外圧を上げると沸点は高くなります。

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147沸騰と気化(蒸発)の違いに関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A気化は液体の表面から気体へ変化する現象である
  2. B沸騰は液体の内部からも気体へ変化する現象である
  3. C沸騰は外圧と蒸気圧が等しくなると起きる
  4. D蒸発は外圧と蒸気圧が等しくなったときのみ起きる
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正解:D蒸発は外圧と蒸気圧が等しくなったときのみ起きる

蒸発は常温において外圧のほうが蒸気圧より大きい状態でも、液体の表面で起こります。

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148水を沸騰させる際、山頂など気圧が低い場所での沸点はどうなるか。

  1. A100℃より低くなる
  2. B100℃のままである
  3. C100℃より高くなる
  4. D蒸気圧が下がるため沸騰しなくなる
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正解:A100℃より低くなる

山頂など外圧が低い場所では、沸騰に必要な蒸気圧も小さくて済むため、沸点は100℃より低くなります。

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149物質の単位体積あたりの質量を何というか。

  1. A比重
  2. B密度
  3. C蒸気比重
  4. D質量
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正解:B密度

密度は物質の単位体積(1cm3など)あたりの質量です。

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150気体の蒸気比重は、何を基準(分母)として比較した値か。

  1. A同じ体積の水の質量
  2. B同じ質量の空気の体積
  3. C同じ質量の水蒸気の体積
  4. D同じ体積の空気の質量
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正解:D同じ体積の空気の質量

蒸気比重は、ある気体の質量が同じ体積の「空気」の質量の何倍かを示した値です。

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151第4類危険物の蒸気比重に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  1. A1より小さいため、天井付近に滞留する
  2. B1より大きいため、天井付近に滞留する
  3. C1より大きいため、足元に滞留する
  4. D1より小さいため、足元に滞留する
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正解:C1より大きいため、足元に滞留する

気化した第4類危険物の蒸気比重はすべて1より大きいため、空気より重く足元に滞留します。

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152質量54gで、縦3cm、横3cm、高さ3cmの立方体の物質の密度[g/cm3]はいくらか。

  1. A2
  2. B6
  3. C3
  4. D1
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正解:A2

密度=質量÷体積です。体積は3×3×3=27cm3なので、54g÷27cm3=2g/cm3となります。

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153比重について誤っているものはどれか。

  1. A固体や液体の比重は同じ体積の水の質量と比較する
  2. B比重が1より大きい物質は水に沈む
  3. C気体の蒸気比重は同じ体積の水蒸気の質量と比較する
  4. D気化した第4類危険物の蒸気比重はすべて1より大きい
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正解:C気体の蒸気比重は同じ体積の水蒸気の質量と比較する

蒸気比重は「空気」の質量と比較します。水蒸気ではありません。

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154セ氏温度(℃)を絶対温度(K)に変換する式として正しいものはどれか。

  1. Aセ氏温度 + 273 = 絶対温度
  2. Bセ氏温度 - 273 = 絶対温度
  3. Cセ氏温度 + 100 = 絶対温度
  4. Dセ氏温度 × 4.19 = 絶対温度
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正解:Aセ氏温度 + 273 = 絶対温度

セ氏温度に273を足すことで絶対温度(K)に変換できます。

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155物質全体の温度を1K(1℃)上昇させるのに必要な熱量を何というか。

  1. A熱量
  2. B比熱
  3. C熱容量
  4. D比重
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正解:C熱容量

物質の温度を1K(1℃)上昇させるのに必要な熱量を熱容量といいます。

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156物質1gの温度を1K(1℃)上昇させるのに必要な熱量を何というか。

  1. A比熱
  2. B熱量
  3. C熱容量
  4. D絶対温度
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正解:A比熱

物質1gの温度を1K(1℃)上昇させるのに必要な熱量を比熱といいます。

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157質量200g、比熱4.2[J/(g・K)]の物質の熱容量はいくらか。

  1. A200 J/K
  2. B840 J/K
  3. C420 J/K
  4. D1680 J/K
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正解:B840 J/K

熱容量=質量×比熱の公式により、200g×4.2=840J/Kとなります。

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158100gの物質の温度を10℃から30℃まで上昇させるために4000Jの熱量を要した。この物質の比熱[J/(g・K)]はいくらか。

  1. A1.0
  2. B2.0
  3. C4.0
  4. D8.0
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正解:B2.0

比熱=熱量÷(質量×温度変化)の公式により、4000÷(100×20)=2.0J/(g・K)となります。

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159熱に関する用語の単位の組み合わせとして、誤っているものはどれか。

  1. A熱量 ― J
  2. B絶対温度 ― K
  3. C比熱 ― J/K
  4. D熱容量 ― J/K
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正解:C比熱 ― J/K

比熱の単位は「J/(g・K)」です。「J/K」は熱容量の単位です。

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160圧力が一定のとき、気体の体積は絶対温度に比例するという法則はどれか。

  1. Aボイルの法則
  2. Bアボガドロの法則
  3. Cヘンリーの法則
  4. Dシャルルの法則
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正解:Dシャルルの法則

圧力が一定のとき、気体の体積は絶対温度に比例することをシャルルの法則といいます。

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161温度が一定のとき、気体の体積は圧力に反比例するという法則はどれか。

  1. Aシャルルの法則
  2. Bボイルの法則
  3. Cボイル・シャルルの法則
  4. Dフックの法則
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正解:Bボイルの法則

絶対温度が一定のとき、気体の体積は圧力に反比例することをボイルの法則といいます。

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162気体の状態方程式 PV = nRT について、Rが表すものはどれか。

  1. A圧力
  2. B物質量
  3. C気体定数
  4. D絶対温度
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正解:C気体定数

PV=nRTは気体の状態方程式であり、Rは気体定数(約0.082)を表します。

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163シャルルの法則に従う気体がある。圧力を一定に保ち、絶対温度を250Kから500Kに上昇させたとき、気体の体積はどうなるか。

  1. A4倍になる
  2. B2倍になる
  3. C1/2になる
  4. D1/4になる
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正解:B2倍になる

シャルルの法則では体積は絶対温度に比例するため、絶対温度が2倍になれば体積も2倍になります。

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164熱に関する法則の記述について、誤っているものはどれか。

  1. Aボイルの法則は、温度一定で圧力が2倍になれば体積は1/2になることを示す
  2. Bボイル・シャルルの法則は一定量の気体の体積が圧力に比例し絶対温度に反比例することを示す
  3. Cシャルルの法則は、圧力一定で絶対温度が2倍になれば体積は2倍になることを示す
  4. Dボイル・シャルルの法則は固体や液体には適用されない
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正解:Bボイル・シャルルの法則は一定量の気体の体積が圧力に比例し絶対温度に反比例することを示す

ボイル・シャルルの法則は、一定量の気体の体積が圧力に「反比例」し、絶対温度に「比例」することを示します。

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165物体が加熱されることによって体積が増加する現象を何というか。

  1. A熱伝導
  2. B対流
  3. C凝縮
  4. D熱膨張
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正解:D熱膨張

物体が加熱されることによって体積が増加することを熱膨張といいます。

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166ガソリンが1000L貯蔵されている。気温が10℃から20℃に上昇したときの増加体積はいくらか。(ガソリンの体膨張率は1.35×10^-3 K^-1とする)

  1. A13.5 L
  2. B135 L
  3. C1.35 L
  4. D1350 L
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正解:A13.5 L

増加体積=元の体積×体膨張率×温度差の公式により、1000×(1.35×10^-3)×10=13.5Lとなります。

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167増加体積を求める公式「元の体積 × A × 温度差」について、Aに入る用語はどれか。

  1. A体膨張率
  2. B熱伝導率
  3. C比熱
  4. D密度
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正解:A体膨張率

増加体積を求める公式は「元の体積×体膨張率×温度差」です。

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168高温の部分から低温の部分へ熱が伝わる現象を何というか。

  1. A放射
  2. B対流
  3. C伝導
  4. D膨張
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正解:C伝導

高温の部分から低温の部分へ熱が伝わる現象を伝導(熱伝導)といいます。

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169液体や気体が加熱されて軽くなり上昇し、冷やされて下降することで熱が伝わる現象を何というか。

  1. A放射
  2. B伝導
  3. C対流
  4. D帯電
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正解:C対流

液体や気体が移動を繰り返しながら全体が温まる現象を対流といいます。

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170物質の三態における熱伝導率の大きさを比較したとき、最も熱伝導率が大きいのはどれか。

  1. A固体
  2. B液体
  3. C気体
  4. D三態で熱伝導率はすべて同じ
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正解:A固体

物質の三態の中で、固体が最も分子同士が密接に接しているため熱伝導率が大きくなります。

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171熱の伝わり方に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. A高温の物体が放射状に熱を発することを放射という
  2. Bお風呂を沸かすと上のほうが熱くなるのは対流によるものである
  3. C金属は非金属よりも熱伝導率が大きい
  4. D固体よりも気体の方が熱伝導率は大きい
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正解:D固体よりも気体の方が熱伝導率は大きい

熱伝導率は固体が最も大きく、気体が最も小さくなります。

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1722つの物質をこすり合わせた際に静電気が生じる現象を何というか。

  1. A摩擦帯電
  2. B噴出帯電
  3. C破砕帯電
  4. D流動帯電
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正解:A摩擦帯電

2つの物質をこすった際に発生する静電気の原因を摩擦帯電といいます。

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173配管内を液体が流れる際に発生する静電気の現象を何というか。

  1. A接触帯電
  2. B流動帯電
  3. C沈降帯電
  4. D噴出帯電
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正解:B流動帯電

液体が配管内を流れる際に発生する静電気の原因を流動帯電といいます。

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174静電気の発生条件や特徴について、正しいものはどれか。

  1. A静電気は電気を通しやすい導体同士の摩擦で発生しやすい
  2. B静電気が放電する際の火花によって可燃性蒸気に引火する危険がある
  3. C湿度が高いほど静電気は発生しやすい
  4. D液体が配管を流れる速度を速くすると静電気は発生しにくくなる
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正解:B静電気が放電する際の火花によって可燃性蒸気に引火する危険がある

静電気が放電するときの火花によって付近の可燃性蒸気に引火し、火災が発生する危険性があります。

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175静電気の発生を防止する方法として、誤っているものはどれか。

  1. A接地導線(アース)を設ける
  2. B湿度を高くする
  3. C帯電しにくいものを着用する
  4. D配管内の液体の流速を速くする
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正解:D配管内の液体の流速を速くする

静電気は流速を「遅く」することで発生しにくくなります。速くすると発生しやすくなります。

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176静電気が溜まった状態で、ドアノブなど電気を通しやすいものに触れると一気に電気が移動して火花が生じる。これを何というか。

  1. A帯電
  2. B放電
  3. C膨張
  4. D熱伝導
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正解:B放電

静電気が溜まった状態で電気を通しやすいものに触れ、電気がいっきに移動する現象を放電といいます。

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177電流を流すための電気的な高低差を表す用語はどれか。

  1. A電圧
  2. B電流
  3. C抵抗
  4. D電力
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正解:A電圧

電流を流すための電気的な高低差を電圧といいます。

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178導線の断面積や長さによって生じる、電気の流れにくさを表す用語はどれか。

  1. A抵抗
  2. B電圧
  3. C電流
  4. D熱量
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正解:A抵抗

電流の流れにくさを電気抵抗(抵抗)といいます。導線が細く長いほど大きくなります。

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179オームの法則の関係を表す式として正しいものはどれか。

  1. A電圧 = 抵抗 ÷ 電流
  2. B抵抗 = 電圧 × 電流
  3. C電流 = 抵抗 × 電圧
  4. D電圧 = 抵抗 × 電流
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正解:D電圧 = 抵抗 × 電流

オームの法則は「電圧=抵抗×電流」で表されます。

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18020Ωの抵抗体にある電圧を加えたところ、5Aの電流が流れた。加えた電圧[V]はいくらか。

  1. A4
  2. B15
  3. C100
  4. D25
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正解:C100

オームの法則「電圧=抵抗×電流」により、20Ω×5A=100Vとなります。

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181電流、電圧、抵抗に関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A電圧と電流は比例の関係にある
  2. B電流の単位はA、電圧の単位はVである
  3. C導線の長さが長くなるほど電気は流れにくくなる
  4. D抵抗と電流は比例の関係にある
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正解:D抵抗と電流は比例の関係にある

オームの法則により、抵抗と電流は反比例の関係にあります。抵抗が大きいと電流は流れにくくなります。

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