第二種電気工事士 過去問
令和7年度下期
問3 (一般問題 問3)

この問題を解くには、まず公式と単位を押さえておく必要があります。

使用する公式は次のとおりです。
Q ＝ m × c × Δt
（Q：熱量［J］、m：物質の質量［kg］、c：比熱［kJ/(kg・K)］、Δt：温度差）

この式は、必要な熱エネルギーを求めるための公式です。

問題では電力量（kW･h）が問われていますので、この単位について少し確認します。
W（ワット）は別の表し方をすると J/s（エネルギー ÷ 時間）となり、単位時間あたりのエネルギー量を表します。
ここに時間を掛けると、s（秒）が消えてエネルギー［J］だけが残ります。

具体的に示すと次のようになります。
1 kW･h ＝（kJ/s）× 3600 s（1時間）
時間の単位が消えるため、1 kW･h は 3600 kJ に相当します。

次に、温度の単位 K（ケルビン）について確認します。
K は「絶対温度」を表す単位です。

比熱は kJ/(kg・K) で表されることもあれば

kJ/(kg・℃) で示されることもあります。
これらの単位には次の関係があります。

絶対温度（K）＝ 273 ＋ セ氏温度（℃）

ただし、ここで重要なのは「温度差」である点です。
 

たとえば 30℃ と 20℃ の差は 10℃ ですが、これを K に変換しても
（303 K と 293 K）となり、差は 10 K です。
つまり、温度差を扱う場合、℃ と K の違いは気にせずそのまま計算して問題ありません。

では、公式 Q＝m × c × Δt に数値を代入します。
問題文には効率100％とあるため、電気エネルギーはすべて熱エネルギーに変換されるものとして扱います（効率1として計算します）。

Q ＝ 60 × 4.2 × 20 × 1
　＝ 5040 kJ

前述のように、1 kW･h は 3600 kJ なので、
 

5040 ÷ 3600 ＝ 1.4 kW･h
となります。

電力量に関する問題です。

この問題では公式を覚える事が重要ですが、最後に時間を直す点に注意が必要です。

 熱量の公式

 Q ＝ m × c × Δt
（Q：熱量［J］、m：物質の質量［kg］、c：比熱［kJ/(kg・K)］、Δt：温度差）

この公式あてはめて解けば熱量は求めることができます。

また、問題文に水の比熱は4.2kJ / (kg・K) と書いてあり、これは水を1kgあたり1K上昇させるためには4.2kJの熱量が必要という意味になります。

問題文に問題の解き方が書いてあるようなものなので落ち着いて解けば難なく正解できると思います。

計算すると、

60kg × 4.2kJ/kg・K × 20K = 5040kJになります。

熱効率は100％なので今回は計算に入れませんが、80％などの場合には回答に ×0.8をするようにしましょう。

最後に求めた熱量を電力量【kW・h】に変換します。

この問題の条件では熱量と電力量は同じと捉えてよいので、

電力量【kW・h】は1時間(3600秒)あたりの熱量のことを表していると考えます。

5040kJを1時間(3600秒)の単位時間あたりに直すので、

5040kJ ÷ 3600 =1.4kW・h　になります。