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基礎科目・エネルギー

燃料の発熱量

高校◎取りやすい

2問H24・R1再

原油・石炭・天然ガス（LNG）・廃材を、重さ当たりの発熱量の大きい順に並べます。

よく出る形

  • 資源エネルギー庁の標準発熱量表をもとに，燃料を「単位質量当たりの発熱量」の大きい順に並べる
  • 同じ4つ（石油，石炭，天然ガス，廃材）の並びが，令和元年度（再試験）と平成24年度に出ている
  • 同じ4つの燃料の並べ方がくり返し出る。順位の考え方は同じ

覚えること

  • 燃料の発熱量は，「水素と炭素をどれだけ含むか」と「酸素・水分・灰分がどれだけ混じっているか」で決まる
  • 水素の割合が多い燃料ほど，重さ当たりの発熱量が大きい
  • 1kg当たりの目安：LNG 約55MJ，LPG 約50MJ，原油 約45MJ，コークス 約29MJ，輸入一般炭 約26MJ，廃材（絶乾）約17〜18MJ
  • 天然ガス（主成分メタンCH4）は水素の割合がいちばん高く，化石燃料では最大
  • 石炭は炭素が主体で，燃えない灰分も含むので，原油より小さい。コークスは石炭から水分や揮発分を除いたもので，一般炭よりやや大きい
  • 木材は酸素を多く含む（セルロースなど）ので，乾かしても最小
  • 水素は，重さ当たりでは最大（約143MJ/kg）だが，体積当たりでは小さい。運ぶ時は圧縮や液化で体積を小さくする
  • 高位発熱量（総発熱量）：水蒸気が水に戻る時の熱（潜熱）を含む。低位発熱量（真発熱量）：含まない。高位 ＝ 低位 ＋ 潜熱
  • 水素の多い燃料（天然ガス，水素）ほど，燃えてできる水が多く，高位と低位の差が大きい
  • 日本の総合エネルギー統計や標準発熱量表は高位発熱量が基準，IEAの統計は低位発熱量が基準
  • 潜熱回収型の給湯器は，排ガスの水蒸気の潜熱も使うので，熱効率が高い

解き方

  • 「水素が多いほど大きい」の順に並べる：天然ガス ＞ 石油 ＞ 石炭 ＞ 木材
  • 原油は表では体積当たり（約38MJ/L）で書かれることがあるが，問いは「重さ当たり」。単位をそろえてから比べる
  • 体積当たりを重さ当たりに直すには，密度で割る。気体の密度（0℃，1気圧）＝ 分子量 ÷ 22.4（kg/m3）
  • 例：メタンは 16 ÷ 22.4 ≒ 0.714kg/m3。39.8 ÷ 0.714 ≒ 55.7MJ/kg

ひっかけ

  • 石炭を原油より大きくしない。LNGを小さくしない
  • 廃材を最大にしない（ほぼ逆の並び）
  • 表の数字の大きさのまま比べない。体積当たりと重さ当たりは別もの
  • 水素が多いと，高位と低位の差は小さくならず，大きくなる
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想定問題：1・2・3

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