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「密度・比重・気体の法則」ミニテスト10問 — 苦手克服トレーニング

密度・比重・蒸気比重は第4類危険物の問題で超頻出。さらにボイル・シャルルの法則も合わせて出題されます。計算問題も含めて10問でトレーニング!

ミニテスト 10問

問1

「密度」の定義として正しいものはどれですか。

(1)物質の体積あたりの質量
(2)物質の質量あたりの体積
(3)基準物質に対する質量の比
(4)物質の温度あたりのエネルギー

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正解:(1)物質の体積あたりの質量

密度=質量÷体積(g/cm³やkg/m³)です。「1cm³あたり何グラムか」を表す数値です。水の密度は約1g/cm³、ガソリンは約0.7g/cm³(水より軽い)です。

問2

「比重」と「密度」の違いとして正しいものはどれですか。

(1)比重と密度はまったく同じ概念
(2)比重は基準物質(液体は水、気体は空気)に対する比で、単位がない
(3)比重は密度の逆数
(4)比重は温度に依存しないが、密度は温度に依存する

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正解:(2)比重は基準物質(液体は水、気体は空気)に対する比で、単位がない

密度は「g/cm³」のように単位がありますが、比重は「基準物質との比」なので単位がありません。液体の比重は水(密度1g/cm³)を基準にするため、数値的には密度とほぼ同じになりますが、概念が異なります。

問3

蒸気比重の計算方法として正しいものはどれですか。

(1)分子量 × 29
(2)分子量 ÷ 29
(3)分子量 ÷ 22.4
(4)分子量 × 22.4

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正解:(2)分子量 ÷ 29

蒸気比重=分子量÷29です。29は空気の平均分子量(窒素28と酸素32の加重平均≒29)。例えばガソリンの主成分オクタン(C₈H₁₈、分子量114)なら、114÷29≒3.9。空気の約4倍の重さなので、蒸気は低い場所にたまります。

問4

第4類危険物の蒸気比重が1より大きい(蒸気が空気より重い)ことが危険な理由として正しいものはどれですか。

(1)蒸気が上空に拡散して広範囲に被害が出る
(2)蒸気が低い場所にたまり、離れた火源で引火する可能性がある
(3)蒸気が軽いため排出設備で除去できない
(4)蒸気が水に溶けて水質汚染を引き起こす

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正解:(2)蒸気が低い場所にたまり、離れた火源で引火する可能性がある

蒸気比重が1より大きい(空気より重い)ので、蒸気は床面や地面の低い場所にたまります。くぼみや排水溝に沿って流れ、離れた場所にある火源(ストーブ、火花など)まで到達して引火する危険があります。だから換気と排出設備が重要なのです。第4類の共通性質は第4類共通性質の解説で詳しく学べます。

問5

ボイルの法則の内容として正しいものはどれですか。

(1)温度一定なら、気体の体積は圧力に比例する
(2)温度一定なら、気体の体積は圧力に反比例する
(3)圧力一定なら、気体の体積は温度に反比例する
(4)圧力一定なら、気体の体積は温度に比例する

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正解:(2)温度一定なら、気体の体積は圧力に反比例する

ボイルの法則:PV=一定(温度一定のとき)。圧力を2倍にすれば体積は半分になります。注射器のピストンを押すイメージです。押す力(圧力)を強くすると中の空気(体積)が縮みますね。

問6

シャルルの法則の内容として正しいものはどれですか。

(1)温度一定なら、気体の体積は圧力に反比例する
(2)圧力一定なら、気体の体積は絶対温度に比例する
(3)圧力一定なら、気体の体積は温度に反比例する
(4)体積一定なら、気体の圧力は温度に反比例する

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正解:(2)圧力一定なら、気体の体積は絶対温度に比例する

シャルルの法則:V/T=一定(圧力一定のとき)。温度が上がれば気体は膨張します。風船を温めると膨らむ、冷やすとしぼむ——これがシャルルの法則です。注意点は「絶対温度(K)」を使うこと。℃ではありません。

問7

絶対温度(K:ケルビン)と摂氏温度(℃)の関係として正しいものはどれですか。

(1)K = ℃ + 173
(2)K = ℃ + 273
(3)K = ℃ − 273
(4)K = ℃ × 273

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正解:(2)K = ℃ + 273

絶対温度は摂氏温度に273を足したものです。0℃=273K、100℃=373K。絶対零度(−273℃=0K)は分子の運動が完全に停止する理論上の最低温度です。気体の法則の計算では必ず絶対温度を使います。

問8

温度27℃、圧力1気圧で10Lの気体を、温度を327℃に上げ圧力を2気圧にすると、体積は何Lになりますか。

(1)5L
(2)10L
(3)15L
(4)20L

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正解:(2)10L

ボイル・シャルルの法則:PV/T=一定。27℃=300K、327℃=600K。
1×10/300 = 2×V/600 → V = 1×10×600/(300×2) = 10L。温度が2倍になって体積が2倍に増えようとしますが、圧力も2倍になって体積を半分に押し戻すので、結果的に体積は変わりません。ボイル・シャルルの計算をもっと練習したい方は計算問題を完全攻略もチェックしてみてください。

問9

第4類危険物の液比重(液体の比重)に関する記述として正しいものはどれですか。

(1)第4類はすべて水より重い(比重>1)
(2)第4類はすべて水より軽い(比重<1)
(3)第4類は水より軽いものが多いが、水より重いものもある
(4)第4類の比重は水とほぼ同じ

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正解:(3)第4類は水より軽いものが多いが、水より重いものもある

ガソリン・灯油・軽油など多くの第4類危険物は水より軽い(比重<1)ですが、二硫化炭素(比重1.26)、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、グリセリン、酢酸、エチレングリコールなどは水より重いです。「水より重い第4類」は試験でよく出るので要注意!暗記チェックは水より重い危険物ミニテストで集中トレーニングできます。

問10

密度・比重に関する記述として、誤っているものはどれですか。

(1)蒸気比重は分子量÷29で求められる
(2)第4類危険物の蒸気比重はすべて1より大きい
(3)液体の比重は水を基準(比重1)とする
(4)蒸気比重が1より小さい気体は空気より重い

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正解:(4)蒸気比重が1より小さい気体は空気より重い

逆です。蒸気比重が1より小さい=空気より軽いです。蒸気比重は空気を基準(=1)とした比なので、1より大きければ重い、1より小さければ軽い。第4類危険物はすべて蒸気比重>1(空気より重い)で、低い場所にたまります。

まとめ

  • 密度=質量÷体積(単位あり) / 比重=基準物質との比(単位なし)
  • 蒸気比重=分子量÷29 → 第4類はすべて1より大きい(低所にたまる)
  • ボイルの法則:温度一定→PV=一定
  • シャルルの法則:圧力一定→V/T=一定(Tは絶対温度)

数値や公式を横断的にチェックしたい方は、数値暗記まとめ!語呂合わせ&覚え方も活用してください。

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