電検三種レベルの問題ですが…ことしも落ちたので一人勉強に限界を感じ、教えていただきたいです。

質問

電検三種レベルの問題ですが…ことしも落ちたので一人勉強に限界を感じ、教えていただきたいです

問題は
原子力発電に用いられる5.0〔ｇ〕のウラン235を核分裂させた時に発生するエネルギーを考える。ここで想定する原子力発電所では、上記エネルギーの30[％]を電力量として取り出すことができるものとする。これを用いて、揚程200[ｍ]、揚水時の総合効率を84[％]としたとき、揚水発電所で揚水できる水量[ｍ３]はいくらかを求めよ。
但し、ここでは原子力発電所から揚水発電所への送電で生ずる損失は無視できるものとし、核分裂エネルギーはアインシュタインの式；Ｅ＝ｍｃの二乗[Ｊ](ｍ；質量[ｋｇ]、ｃ；真空中の光の速度3.0×10の８乗 [ｍ/ｓ])で表されるものとする。
また、計算には必要に応じて次の数値を用いることとする。
・ 核分裂時のウラン235の質量欠損；0.09[％]
・ ウランの原子番号　　　　　　　；92

です。

解説や途中の計算式、解答も教えていただけると非常に助かります。

回答No.2

ninoue · ベストアンサー

昔と違い、今はインターネットのサーチ機能を使いこなし、必要な情報が見つかるまで絞込み条件を工夫したりすれば、一般の大抵の情報は得られます。

簡単な情報は先頭10個位の中に見つかると思います。
しかし複雑な場合、先ずターゲットを開くことなく先頭100個位迄の内から ざっと見て関連ありそうなものを10個位は開いてみて確認し、その内から分かりやすく詳しいものについて調べる等努力してください。
その時答に直接関係するものだけでなく、関連情報も眼を通すようにすれば、より理解が進み記憶に残るのではと思います。

上の問題の中にも多数の言葉、情報が隠されています。
原子力発電、核分裂エネルギー、揚水発電、位置エネルギー、
(物理)単位換算、アインシュタインの式、E=mC2、質量欠損、...　

これらを夫々サーチして調べてください。
単独の事柄をばらばらに記憶するよりも、関連した情報も頭に入れて情報のネットワークを作るような形で理解し記憶していけば、応用力も付いて来ると考えられます。

電験三種受験だけに限れば、上の議論は少し大げさになりましたが、このような気持ちで進められたら、実際の仕事に当っても役に立つと思います。

お礼

貴重なアドバイスありがとうございました。参考にさせていただきます。

回答No.3

noname#101466

順を追って、計算をしてみましょう。

5.0〔ｇ〕のウラン235を核分裂させた時に発生するエネルギー、
核分裂時にエネルギーが出るので、その時の質量欠損がキーです。
5.0〔ｇ〕×0.09[％]=0.0045〔ｇ〕=0.0000045〔kｇ〕=4.5×10^(-6)〔kｇ〕
（ウランの原子番号は、92ですが、ここでは使うことはありません）

核分裂エネルギーはアインシュタインの式；Ｅ＝ｍｃ^2[Ｊ]
(ｍ；質量[ｋｇ]、ｃ；真空中の光の速度3.0×10^8 [ｍ/ｓ])で表される、ので
Ｅ＝ｍｃ^2[Ｊ]=0.0000045〔kｇ〕×{3.0×10^8 [ｍ/ｓ]}^2、
4.5×10^(-6)〔kｇ〕×9.0×10^16 [ｍ^2/ｓ^2]=40.5×10^10〔kｇ・ｍ^2/ｓ^2]
=40.5×10^10[Ｊ]

30[％]を電力量として取り出すことができる、ので
取り出せる電力は、40.5×10^10[Ｊ]×30[％]=13.5×10^10[Ｊ]

揚程200[ｍ]、揚水時の総合効率を84[％]としたとき、揚水発電所で
揚水できる水量、をV[m^3]とすると、
水の密度を、1000[kg/m^3]、
重力加速度を、9.8[m/sec^2]、として
必要なエネルギーは、1000[kg/m^3]×V[m^3]×9.8[m/sec^2]×200[m]×84[％]
=2×10^5×9.8×0.84×V〔kｇ・ｍ^2/ｓ^2]=16.46×V×10^5[Ｊ]

核エネルギー（13.5×10^10[Ｊ]）を用いて、この用を足すので
13.5×10^10[Ｊ]=16.46×V×10^5[Ｊ]
∴　V=13.5×10^10[Ｊ]÷(16.46×10^5)[Ｊ/m^3]=8.2×10^4[m^3]

お礼

ご丁寧な解説ありがとうございました。

回答No.1

fjnobu

自分がどのように考えて、何処が分からないか。どのように考えればいいのかというような質問で無いと、課題のまるなげになります。

お礼

おっしゃるとおりです。申し訳ありませんでした。