問題 2

次の各文章の【1】～【9】の中に入れるべき最も適切な字句又は数値をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。 また、【A a.b×10^c】に当てはまる数値を計算し、その結果を答えよ。ただし、解答は解答すべき数値の最小位の一つ下の位で四捨五入すること。(配点計50点) (1) 国際単位系(SI)では、長さ(メートル [m])、質量(キログラム [kg])、時間(秒 [s])、電流(アンペア [A])、熱力学温度(ケルビン [K])、光度(カンデラ [cd])及び物質量(モル [mol])の7個を基本単位としている。力やエネルギーなどの単位は基本単位にはなく、前述の7個の基本単位を組み合わせて表されるので、組立単位と呼ばれている。 組立単位の中には固有の名称を持つ単位もあり、例えば、エネルギーを表す組立単位の一つであるジュール[J]は、ある物を、ある力でその方向にある距離を動かしたときの仕事に相当するので、基本単位のみを用いると【 1 】と表される。電荷を表す単位のクーロン[C]は、その定義から、同様に基本単位のみを用いると【 2 】と表される。さらに、基本単位や固有の名称を持つ組立単位を用いると、電圧[V]は【 3 】と表すことができ、熱力学で重要となるエントロピーの単位は【 4 】と表すことができる。

(2) 我が国の一次エネルギー供給源としては、石油、天然ガスなどの化石燃料が全体の90%以上を占めている。 石油については、エネルギー白書2017(経済産業省編)によると、我が国は2015年度において原油のほぼ全てを輸入に依存しており、輸入原油の中東依存度は約【 5 】[%]である。このような背景から、安定供給のために国内に備蓄されている石油(石油製品を含む)の量は、2017年1月時点で民間備蓄と国家備蓄を合わせて約【 6 】分が確保されている。 一方、液化天然ガスについても、同白書によれば、石油同様にほぼ全てを輸入に依存しており、その輸入元を国別に見ると、2015年度の輸入量が最も多いのは【 7 】で、マレーシアやカタールがそれに続いている。

(3) 熱を蓄える際に水は優れた媒体である。これは、冷熱を蓄熱する場合を考えたとき、液体の水を氷に相変化させるときの潜熱が「液体の水の温度変化1℃当たりに要する顕熱」の約【 8 】倍であることが理由の一つである。 一方、電気を蓄える二次電池については、ナトリウム硫黄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池が主なものである。これらの二次電池のうち、現在、動作温度は比較的高いが、単位質量当たりの蓄電量(エネルギー密度)が比較的高く、蓄電量当たりの設備費も比較的安価で、大規模な電力貯蔵用に最も実績があるのは【 9 】である。二次電池では、エネルギー密度として W·h/kg という単位が用いられ、例えば、質量1kgでエネルギー密度が100 W·h/kgの二次電池があった場合、その電気エネルギーを自身の位置エネルギーに換算すると、 × 10[m]の高さ分に相当する。ただし、重力の加速度を9.8 m/s²とする。