粒子のブラウン運動と拡散

正答 (2)

ブラウン運動をする粒子が、互いに衝突して凝集する（凝集によって個数濃度が減る）とき、個数濃度が半減するのに要する時間は、初期濃度に反比例します。初期濃度が10倍になると、個数濃度が半減する時間は約1/10になります。「約10倍となる」とする選択肢2は誤りです。

拡散係数は絶対温度に比例します。粒子が大きいほど、1個あたりの平均帯電量は多くなります。遠心力場における粒子の移動速度は、角速度の2乗に比例します。

なお、「ブラウン運動する粒子の個数濃度が半減するのに要する時間は、濃度が1/10になれば約10倍となる」という記述は、令和3年度第1回の問題でも、正しい記述として出題されています。この問題の正誤は、出題実績にもとづいて判断しています。

この問題は、試験本番では得点しなければならない問題です（学習の優先度：最高）。

理由：下記の通り、原理「粒子のブラウン運動と拡散」（過去12回中12回出題）を理解していれば、論点そのものを暗記していなくても、解けるからです。

原理から解く：粒子のブラウン運動と拡散（過去12回中12回出題）

この区分は、過去の全回の出題にもとづく目安です。

出題頻度

この科目の過去12回のうち、同じ内容が出題された回数です（同じ回に重複しても1回と数えます。頻度は、問われている論点（同じ事実のまとまり）の出題回数です）。

1. (1)正しい記述頻出のおとり：全12回中6回出題（出題確率50％）／同じ記述の出題：1回論点「粒子のブラウン運動による拡散係数は、温度が高いほど大きい。」原理「粒子のブラウン運動と拡散」：全12回中12回出題
2. (2)誤った記述正答（原理から解ける）：全12回中4回出題（出題確率33％）／同じ記述の出題：1回論点「空気中でブラウン運動する粒子の個数濃度が半減する時間は、濃度が1/10になれば約10倍となる」原理「粒子のブラウン運動と拡散」：全12回中12回出題
3. (3)正しい記述頻出のおとり：全12回中3回出題（出題確率25％）論点「平衡帯電状態では粒子が大きいほど1個当たりの平均帯電量は多い。」
4. (4)正しい記述頻出のおとり：全12回中8回出題（出題確率67％）／同じ記述の出題：1回論点「電界中での帯電している粒子の移動速度は、粒径が小さいほど大きい。」原理「帯電粒子の電界中の移動」：全12回中8回出題
5. (5)正しい記述頻出のおとり：全12回中3回出題（出題確率25％）論点「遠心力場における粒子の移動速度は、角速度の二乗に比例する。」原理「遠心力場の粒子の運動」：全12回中8回出題

正答 (1)

ブラウン運動をしている粒子の拡散係数は、絶対温度に比例します。「反比例する」とする選択肢1は誤りです。

個数基準の平均径は、小さい粒子が多いので、質量基準の平均径より小さくなります。平衡帯電状態では、粒子が大きいほど、1個あたりの平均帯電量は多くなります。空気力学相当径は、粒子の密度の平方根に比例します。遠心力場における粒子の移動速度は、角速度の2乗に比例します。

この問題は、試験本番では得点しなければならない問題です（学習の優先度：最高）。

理由：下記の通り、原理「粒子のブラウン運動と拡散」（過去12回中12回出題）を理解していれば、論点そのものを暗記していなくても、解けるからです。

原理から解く：粒子のブラウン運動と拡散（過去12回中12回出題）

この区分は、過去の全回の出題にもとづく目安です。

出題頻度

この科目の過去12回のうち、同じ内容が出題された回数です（同じ回に重複しても1回と数えます。頻度は、問われている論点（同じ事実のまとまり）の出題回数です）。

1. (1)誤った記述正答（原理から解ける）：全12回中6回出題（出題確率50％）／同じ記述の出題：1回論点「粒子のブラウン運動による拡散係数は、温度が高いほど大きい。」原理「粒子のブラウン運動と拡散」：全12回中12回出題
2. (2)正しい記述頻出のおとり：全12回中4回出題（出題確率33％）論点「空気中に浮遊する粒子を捕集して、それぞれの大きさを計測し、平均粒子径を求める場合、個数基準平均径の方が質量基準平均径より小さくなる」
3. (3)正しい記述頻出のおとり：全12回中3回出題（出題確率25％）論点「平衡帯電状態では粒子が大きいほど1個当たりの平均帯電量は多い。」
4. (4)正しい記述：全12回中2回出題（出題確率17％）論点「同じ大きさの球形粒子の空気力学相当径は、粒子の密度の平方根に比例する」
5. (5)正しい記述頻出のおとり：全12回中3回出題（出題確率25％）論点「遠心力場における粒子の移動速度は、角速度の二乗に比例する。」原理「遠心力場の粒子の運動」：全12回中8回出題

正答 (3)

ブラウン運動による粒子の拡散係数は、絶対温度に比例します。「絶対温度に反比例する」とする選択肢3は誤りです。同じ記述は、令和6年度第1回にも出題されています（出題実績）。

粒子の帯電量が同じであれば、電界中での移動速度は、電界強度が大きいほど速く、粒径が小さいほど速くなります。微小粒子がブラウン運動で衝突・凝集して減る速度は、粒子の個数濃度によって変わります。ブラウン運動による拡散効果は、粒径0.1 µm以下の粒子で顕著になります。

（参考：『作業環境測定ガイドブック1［鉱物性粉じん・石綿・RCF］の測定の実務』（旧版））

この問題は、試験本番では得点しなければならない問題です（学習の優先度：最高）。

理由：下記の通り、原理「粒子のブラウン運動と拡散」（過去12回中12回出題）を理解していれば、論点そのものを暗記していなくても、解けるからです。

原理から解く：粒子のブラウン運動と拡散（過去12回中12回出題）

この区分は、過去の全回の出題にもとづく目安です。

出題頻度

この科目の過去12回のうち、同じ内容が出題された回数です（同じ回に重複しても1回と数えます。頻度は、問われている論点（同じ事実のまとまり）の出題回数です）。

1. (1)正しい記述頻出のおとり：全12回中8回出題（出題確率67％）／同じ記述の出題：2回論点「電界中での帯電している粒子の移動速度は、粒径が小さいほど大きい。」原理「帯電粒子の電界中の移動」：全12回中8回出題
2. (2)正しい記述頻出のおとり：全12回中8回出題（出題確率67％）／同じ記述の出題：2回論点「電界中での帯電している粒子の移動速度は、粒径が小さいほど大きい。」原理「帯電粒子の電界中の移動」：全12回中8回出題
3. (3)誤った記述正答（原理から解ける）：全12回中6回出題（出題確率50％）／同じ記述の出題：1回論点「粒子のブラウン運動による拡散係数は、温度が高いほど大きい。」原理「粒子のブラウン運動と拡散」：全12回中12回出題
4. (4)正しい記述頻出のおとり：全12回中3回出題（出題確率25％）論点「微小粒子がブラウン運動で衝突・凝集して粒子の個数が減少する速度は、粒子の個数濃度に依存する」原理「粒子のブラウン運動と拡散」：全12回中12回出題
5. (5)正しい記述初見：全12回中1回出題（出題確率8％）論点「流体とともに運動している粒子のブラウン運動による拡散効果は、粒径0.1μm以下の粒子で顕著となる」