2026年版・3-3

状態変化と熱・静電気の一問一答

危険物乙4「基礎的な物理学及び基礎的な化学」から、状態変化と熱・静電気に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。

問13-3

物質の三態(固体・液体・気体)の状態変化の名称に関する組み合わせのうち、誤っているものはどれか。

  • 固体が熱を吸収して液体になる変化 ――――「融解(ゆうかい)」
  • 液体が熱を吸収して気体になる変化 ――――「蒸発(じょうはつ)」
  • 気体が熱を放出して液体になる変化 ――――「凝縮(ぎょうしゅく)」
  • 固体が熱を吸収して直接気体になる変化 ――「風解(ふうかい)」
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正解 固体が熱を吸収して直接気体になる変化 ――「風解(ふうかい)」
解説
ドライアイスやナフタリンのように、液体を経ずに直接ガスになる現象を「昇華」といいます。逆に、気体から固体になることも昇華(または凝華)と呼びます。
「風解」とは、結晶水を含んだ物質が空気中で水分を失ってボロボロの粉末になる現象(潮解の逆)であり、状態変化の名称ではありません。

【試験の罠】融解(固体→液体)と溶解(溶媒に溶けること)の違いも試験で頻出するので区別しておきましょう。
問23-3

比重と密度の概念に関する次の記述のうち、正しいものはいくつあるか。<br>A. 密度とは、物質の単位体積あたりの質量(重さ)のことであり、単位は一般に g/cm³ 等で表される。<br>B. 液体の比重とは、同体積の「4℃の純水」の質量を1としたときの質量の比である。<br>C. ガソリンの比重は約0.75であり、1より小さいため水に浮く性質がある。

  • 0つ(すべて誤り)
  • 1つ
  • 2つ
  • 3つ(すべて正しい)
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正解 3つ(すべて正しい)
解説

Aは正しい:密度は具体的な数値と単位を持つ物理量です。
Bは正しい:比重は「基準となる物質(液体なら水、気体なら空気)」との比較割合であり、単位はありません。
Cは正しい:ガソリンや灯油などの第4類危険物の多くは比重が1より小さく水に浮くため、注水消火が不適当となります。

【試験の罠】気体の蒸気比重の基準は「0℃、1気圧の空気」です。「液体の基準は水」「気体の基準は空気」という前提を確実に押さえてください。
問33-3

熱の伝わり方に関する次の記述のうち、正しいものの組み合わせはどれか。<br>A. 「伝導」とは、金属の棒の端を熱すると熱が次第に移動していくように、物質が移動せずに熱エネルギーだけが伝わる現象である。<br>B. 「対流」とは、温められた空気や液体が軽くなって上昇し、冷たい部分が下降することで物質全体に熱が伝わる現象である。<br>C. 「放射(輻射)」とは、太陽熱やストーブの熱のように、電磁波として空間を隔てて熱が直接伝わる現象である。

  • AとBのみ正しい
  • BとCのみ正しい
  • AとCのみ正しいとされる
  • A、B、Cすべて正しい
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正解 A、B、Cすべて正しい
解説
熱の移動はこの3パターンしかありません。
・伝導:固体内部の熱移動(例:フライパンの取っ手が熱くなる)。
・対流:液体や気体の循環による熱移動(例:お風呂の上が熱くなる)。
・放射(輻射):真空でも伝わる赤外線等による熱移動(例:離れた焚き火で顔が熱くなる)。

【試験の罠】火災現場において、隣の建物に火が移る(延焼する)最大の原因は「放射熱」です。伝導や対流による着火メカニズムとあわせて出題されます。
問43-3

熱量、比熱、および熱容量に関する記述として、最も不適切なものはどれか。

  • 熱量とは、物質間で移動する熱エネルギーの量のことであり、単位にはジュール(J)などが用いられる
  • 比熱とは、ある物質1gの温度をわずか1℃だけ上昇させるのに必要となる熱量のことである
  • 比熱が小さい物質ほど、わずかな熱量で温度が上がりやすく(熱しやすく)、また冷めやすい
  • 熱容量とは物質全体の温まりにくさを示し、物質の質量が大きくなっても熱容量の値は変化しない
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正解 熱容量とは物質全体の温まりにくさを示し、物質の質量が大きくなっても熱容量の値は変化しない
解説
熱容量は「その物体全体」の温度を1℃上げるのに必要な熱量です。したがって、同じ鉄でも10gの鉄より1000gの鉄板の方が、温めるのに莫大な熱が必要(=熱容量が大きい)になります。式で表すと「熱容量 = 質量 × 比熱」です。

【試験の罠】比熱は物質固有の性質(水の比熱は4.2等)なので質量で変化しませんが、熱容量はサイズによって変わります。この違いが頻繁に問われます。
問53-3

気化熱(蒸発熱)の概念と、それを利用した消火の原理について、正しい記述はどれか。

  • 気化熱とは気体が液体へ凝縮する際に周囲に放出される熱であり、水が水蒸気になる際に周囲を温める効果がある
  • 気化熱とは液体が気体になる際に周囲から奪う熱であり、水はこの値が非常に大きいため冷却消火に優れている
  • 水が気化する際には熱の移動は一切発生せず、単に体積が膨張することで酸素を追い出す窒息効果のみが働く
  • ガソリンは気化熱がほぼゼロであるとされるため、皮膚に付着しても冷たさを感じることは一切ない
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正解 気化熱とは液体が気体になる際に周囲から奪う熱であり、水はこの値が非常に大きいため冷却消火に優れている
解説
液体分子が結合を振り切って自由な気体(蒸気)になるにはエネルギーが必要です。これを周囲の熱から奪い取るため、結果として周囲の温度が下がります(打ち水をして涼しくなる原理)。水は比熱だけでなく、この気化熱も非常に大きいため、火災現場の熱を根こそぎ奪い取ることができます。

【試験の罠】アルコールやガソリン等の揮発性が高い(すぐ蒸発する)液体が皮膚につくと、急速に気化熱を奪うため「ヒヤッ」と冷たく感じます。
問63-3

静電気の発生や蓄積を促進する(静電気火災の危険性が高まる)条件として、誤っているものはどれか。

  • 空気の乾燥がとても非常に激しく、相対湿度が著しく低い環境下にあること
  • パイプ内を流れる液体の流速が非常に速いため、激しい摩擦が発生し続けていること
  • 取り扱っている液体そのものが、電気を通さない絶縁体(第4類危険物など)であること
  • 配管や容器そのものが確実に接地(アース)され、大地としっかり接続されていること
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正解 配管や容器そのものが確実に接地(アース)され、大地としっかり接続されていること
解説
静電気は、物質同士の「摩擦」「剥離」によって発生します。液体の流れるスピードが速いほど多く発生します。また、空気が乾燥していると電気が空気中へ逃げず、さらに石油類は絶縁体であるため電気が液中に蓄積(帯電)しやすくなります。

【試験の罠】湿度を上げる(加湿する)、流速を遅くする、アースをとる、作業服を帯電防止にする、などが正しい静電気対策です。
問73-3

静電気に関する次の現象のうち、爆発・火災の直接的な原因となる「点火源(火種)」となるプロセスはどれか。

  • 異なる種類の物質同士が接触することによって生じる電荷の移動(発生)
  • 絶縁体の表面において電荷が逃げ場を失ったまま留まり続ける現象(帯電)
  • 蓄積された高電圧が限界を超え、空気の絶縁を破って火花を出す現象(放電)
  • 帯電した物質のすぐ近くにある導体に、逆の電荷が引き寄せられる現象(誘導)
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正解 蓄積された高電圧が限界を超え、空気の絶縁を破って火花を出す現象(放電)
解説
静電気が発生し(摩擦帯電等)、それが蓄積される(帯電)だけではまだ火は出ません。溜まりに溜まった電気エネルギーが、アースされていない金属片等に向かって一気に飛び移る瞬間、空気中に強力な「火花(放電スパーク)」が発生します。これが数千度の熱源となり、可燃性蒸気に着火します。

【試験の罠】プロセス(発生→帯電→放電→引火)の順番と、どの段階で何が起きるかを整理しておくことが重要です。
問83-3

ボイル・シャルルの法則に基づく気体の性質に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • 気体の体積は、常に圧力に比例して大きくなっていき、絶対温度には反比例して小さくなる
  • 気体の体積は、常に圧力に反比例して小さくなっていき、絶対温度に比例して大きくなる
  • 気体の体積は、圧力にも絶対温度にも常に比例するため、どちらが増加しても大きくなる
  • 気体の体積は、外部の圧力や温度がどれほど変化しても影響を一切受けず常に一定である
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正解 気体の体積は、常に圧力に反比例して小さくなっていき、絶対温度に比例して大きくなる
解説
風船をイメージしてください。
・ボイルの法則:外から力をかけて押す(圧力を上げる)と、風船は小さくなる(反比例)。
・シャルルの法則:温める(温度を上げる)と、中の空気が膨張して風船は大きくなる(比例)。
これを合わせたものがボイル・シャルルの法則です。

【試験の罠】「比例」「反比例」を逆にしてくるダミーが定番です。
問93-3

温度の表し方(セルシウス温度と絶対温度)に関する記述のうち、正しいものはどれか。

  • 水が凍る温度(0℃)は、絶対温度では 0 K(ケルビン)と表される
  • 絶対温度(K)は、セルシウス温度(℃)に 273 を足した数値となる
  • 絶対零度(0 K)は、物質の分子運動が最も活発になる上限の温度である
  • 温度変化の幅(例えば10度上がったという差)は、℃とKで全く異なる値になる
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正解 絶対温度(K)は、セルシウス温度(℃)に 273 を足した数値となる
解説
絶対温度(ケルビン)は、分子の熱運動が完全に停止する「絶対零度(-273℃)」をゼロ(0 K)とした温度目盛りです。したがって、0℃は273K、20℃は293Kとなります。なお、目盛りの間隔(1度上がる幅)はセルシウス温度も絶対温度も全く同じです。

【試験の罠】シャルルの法則の計算問題などでは、必ず温度を「絶対温度(+273)」に直してから計算しないと間違えるようになっています。
問103-3

物質の膨張に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

  • 一般に、固体、液体、気体の中では、温度上昇による気体の体積膨張が最も大きい
  • 第4類危険物の液体は温度が上がると体積が膨張するため、貯蔵容器には空間容積を設ける
  • 液体の体積膨張率は物質によって異なり、ガソリンは水よりも体積が膨張しやすい
  • 水の体積は温度によらず常に一定であり、凍結して氷になっても体積は変化しない
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正解 水の体積は温度によらず常に一定であり、凍結して氷になっても体積は変化しない
解説
物質は一般に、温度が上がると膨張し、下がると収縮します(気体>液体>固体の順に膨張率が大きい)。しかし、水は非常に特殊な性質を持っており、「4℃のときが最も体積が小さく(密度が最大)」なり、それより冷やして氷(固体)になると、分子の隙間が広がる構造をとるため逆に体積が増加します。

【試験の罠】瓶入りのビールや水道管が冬場に破裂するのは、水が氷になって膨張する力によるものです。水に関する例外知識はよく問われます。
危険物乙4の問題を続けて解く(全400問) 基礎的な物理学及び基礎的な化学の一問一答

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