SECTION 08

一般基礎
重要ポイント解説

1級管工事施工管理技士 一次検定対策。流体力学・熱力学・電気・材料・計装など理工系の基礎知識を徹底解説。

📝 演習問題を解く(30問)
目次
🌊
01
流体力学(ベルヌーイ・圧力損失)

ベルヌーイの定理での流速↑→静圧↓の関係と、圧力損失の計算式が最頻出。

流速↑→静圧↓(ベルヌーイの定理)

全圧(動圧+静圧+位置水頭)は一定。管断面積が小さくなると流速が増加し、静圧が低下する。「流速が増加すると静圧が上昇」は誤り。

連続の式(非圧縮性流体)

A₁v₁ = A₂v₂(断面積×流速=一定)
管径大→断面積大→流速小(反比例)

圧力損失を減らすには管径を大きくする

ダルシー・ワイスバッハ式より圧力損失は流速の2乗に比例。「管径を小さくして流速を上げると圧力損失が減る」は誤り。逆に増大する。

レイノルズ数

慣性力と粘性力の比を表す無次元数。
大きい(Re>4000程度)→ 乱流になりやすい
小さい(Re<2300程度)→ 層流になりやすい

水(液体)の粘度と温度の関係

水は温度が上昇すると粘度が低下し、流れやすくなる。「温度上昇→粘度増加」は誤り。(気体は逆:温度上昇→粘度増加)

ベルヌーイ:P/ρg + v²/2g + z = 一定(全水頭)
連続の式:Q = A × v(流量 = 断面積 × 流速)
圧力損失(ダルシー):ΔP = λ × (L/D) × (ρv²/2)
🌡️
02
熱力学・伝熱

水の比熱の大きさ、熱伝導率と断熱性の逆比例関係が頻出。

項目内容注意点
水の比熱約4.18 kJ/(kg·K)金属(鉄約0.45・銅約0.39)より大きい。「水は比熱が小さい」は誤り
熱伝導物質内部を温度差で熱が移動熱伝導率が大きい→熱が逃げやすい→断熱性低い
熱対流流体の流れにより熱が移動
熱放射(輻射)電磁波(赤外線)により熱が移動真空中でも伝達される(媒体不要)
断熱材の熱伝導率小さいほど断熱性能が高い「熱伝導率が大きいほど断熱性能高い」は誤り
03
電気の基礎

直列・並列の合成抵抗の違い、三相交流の特徴が頻出。

直列・並列の合成抵抗

直列:R合成 = R₁+R₂+… (各抵抗の和)
並列:1/R合成 = 1/R₁+1/R₂+… (逆数の和の逆数)
「並列接続の合成抵抗も各抵抗の和」は誤り。並列では合成抵抗は個々より小さくなる。

三相交流の特徴

位相が120°ずつ異なる3つの交流電圧で構成。
Y結線:線間電圧 = 相電圧 × √3
Δ結線:線電流 = 相電流 × √3
「単相交流より電力伝送効率が低い」は誤り。三相の方が効率が高い。

オームの法則:V = I × R
電力:P = V × I = I²R = V²/R
F = ma(ニュートン第2法則):1kg × 1m/s² = 1N(10Nではない)
🔩
04
材料・腐食・継手・バルブ

亜鉛めっきの防食原理、バルブ各種の圧力損失の違いが頻出。

亜鉛めっき(ドブ漬け)

鋼材の表面に亜鉛の薄膜を形成して防食。「銅の薄膜を形成する」は誤り。亜鉛が先に腐食する犠牲防食により鋼材を保護する。

ぜい性(脆性)材料の特徴

弾性変形が小さく、破断前にほとんど変形しない。「変形が大きく破断前に大きく変形する」は延性材料の特徴であり誤り。

バルブ動作圧力損失主な用途
ゲートバルブ(仕切弁)弁体を流路に垂直に挿入・抜出し全開時は小さい止め弁(開閉のみ)
グローブバルブ(玉形弁)弁体を流路に垂直に動かす大きい流量調節。「流路に平行」は誤り
バタフライバルブ円板状弁体を回転小さい大口径配管・流量調節
チェックバルブ(逆止弁)逆流で自動閉止逆流防止専用
⚙️
05
ポンプ特性(並列・直列運転)

並列と直列の効果の違いを必ず正確に覚える。

運転方式流量揚程用途
並列運転増加↑ほぼ変わらず流量を増やしたい場合
直列運転ほぼ変わらず増加↑揚程を増やしたい場合(高層ビルなど)
「直列運転で流量が増加する」→ 誤り。直列で増加するのは揚程
圧力と絶対圧の関係:絶対圧力 = ゲージ圧力 大気圧(「-大気圧」は誤り)
🔬
06
計測・非破壊検査

各非破壊検査の対象(表面欠陥 or 内部欠陥)の区別が頻出。

検査方法略称検出対象
放射線透過試験RT内部欠陥(溶接内部の空洞・割れなど)
超音波探傷試験UT内部欠陥
磁粉探傷試験MT表面・表層の欠陥(磁性体のみ)
浸透探傷試験PT表面に開口した欠陥のみ(内部欠陥には不向き)
「浸透探傷試験(PT)は内部欠陥の検出に最も適している」→ 誤り。PTは表面開口欠陥専用。内部欠陥はRT・UTを使用。
💧
07
湿り空気・空調負荷・建物性能

絶対湿度は加熱しても変わらない。U値(熱貫流率)と負荷の関係を押さえる。

加熱しても絶対湿度は変わらない

空気を加熱すると相対湿度は低下するが、絶対湿度(水分量)は変わらない。「加熱すると絶対湿度が増加する」は誤り。

熱貫流率(U値)と空調負荷

U値が小さい→断熱性能が高い→冷暖房負荷が小さい
「U値が低いほど冷暖房負荷が大きくなる」は誤り。

照度の逆二乗の法則

照度は光源からの距離の2乗に反比例して減少。距離2倍→照度1/4。「距離に比例して増加する」は誤り。

空気の密度と温度

温度上昇→密度低下(熱膨張)→温かい空気は上昇する。「夏場の方が密度が高い」は誤り。冬場の低温空気の方が密度が高い。

🎛️
08
計装・自動制御

フィードバック制御とフィードフォワード制御の「事後対応 vs 先行型」の違いが頻出。

制御方式概要特徴
フィードバック制御制御量を検出して目標値との偏差を修正事後対応型。偏差が出てから対処
フィードフォワード制御外乱を事前に検出・予測して操作量を変化先行型・予防型。「事後対応型」は誤り
PID制御比例(P)+積分(I)+微分(D)の組み合わせ最も広く使用される制御方式
オンオフ制御ON/OFFのみで制御最もシンプル。ハンチングが起きやすい
デシベル(dB)の加算:同じ60dBの音源が2つ→合計は63dB(120dBではない)。dBは対数スケールなので単純加算不可。

解説を読んだら、演習問題で確認しよう!

📝 一般基礎 演習問題を解く(30問)