共通テスト(理科) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問62 (地学基礎(第2問) 問1)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和4年度(2022年度)追・再試験 問62(地学基礎(第2問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

太陽から直接地表に届く放射エネルギーの量を計測する実験に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。

太陽定数と比較することを目的に、次の図1に示す簡易日射計を作製した。この日射計の光を受ける面は、光の反射を防ぐため黒くぬる。日射以外の熱の出入りを可能な限り少なくするため、光を受ける面以外は断熱材でおおい、かつ容器は( ア )の水で満たす。計測するときは、受けるエネルギーが最大になるよう光を受ける面を( イ )に置き、1分ごとに温度を読み取る。

文章中のア・イに入れる語句の組合せとして最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • ア:周囲の気温にかかわらず温度0℃  イ:太陽光線に垂直
  • ア:周囲の気温にかかわらず温度0℃  イ:地表に平行
  • ア:周囲の気温と同じ温度  イ:陽光線に垂直
  • ア:周囲の気温と同じ温度  イ:地表に平行

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この過去問の解説 (2件)

01

簡易日射計を使った実験の手順に関する問題です。測定精度を高めるために、初期条件(水の温度)と日射計の向きをどうすべきかを考えます。

では、問題を見てみましょう。

選択肢3. ア:周囲の気温と同じ温度  イ:陽光線に垂直

水の初期温度を周囲の気温と同じにすることで、日射以外の熱の移動を最小限にできます。

受光面を太陽光線に垂直に向けることで、受けるエネルギーが最大になります。

両方の条件が測定の精度を高めるために正しい設定です。

そのため、この選択肢は正しいです。

まとめ

・日射計の精度を高めるには、日射系の以外の熱の出入りを少なくし、日射の熱をできるだけ反映するようにします。

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02

まず、簡易日射計を黒く塗るのは、太陽光の吸収率を高めるためです。

容器に水を入れる理由は、簡易日射計が受ける日射の影響を安定化させるためです。水を入れることで、温度変化が緩やかになります。そのため、容器内の水は「周囲の気温と同じ温度」であることが望ましく、「0℃に固定する」必要はありません。

 

次に、受けるエネルギーを最大にする方法です。

太陽光線に対して、「垂直」に置く事で、面に入射する光の量が最も多くなります。

地表に平行に置くと、簡易日射計の面が水平になり、太陽光が斜めに入射します。太陽光が斜めに入射すると、面が受けるエネルギーが減少してしまいます。

よって、地表ではなく、太陽光線に垂直に置きましょう。

まとめ

以上のことから、容器内の水の温度は周囲の気温と同じ温度にし、簡易日射計を太陽光線に垂直に置くことで、エネルギーを最大限受けることがでる、選択肢が正しいと言えます。

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