46PM35｜第46回 第2種ME技術実力検定試験 過去問

正答

5

この問題のポイント

この問題では、赤外線サーモグラフが物体表面の温度を測定する原理が問われています。

赤外線サーモグラフは、物体から放射される赤外線を検出し、温度分布として画像化します。この熱放射の強さと温度の関係に関係する法則がステファン・ボルツマンの法則です。

解説

すべての物体は、温度に応じて電磁波を放射しています。体温付近の物体では、主に赤外線として放射されます。

赤外線サーモグラフは、この赤外線放射を検出して、表面温度を推定します。

ステファン・ボルツマンの法則では、黒体から放射されるエネルギーは絶対温度の4乗に比例します。

放射エネルギー ∝ T^4

ここで、Tは絶対温度です。

実際の物体では放射率の影響も受けますが、赤外線サーモグラフの基本原理として、温度と熱放射の関係を利用している点が重要です。

ひっかけポイント
赤外線サーモグラフは「光の吸収」ではなく「熱放射」を利用します。ランベルト・ベールの法則は吸光度の法則なので、ここでは選びません。

選択肢の確認

1．ジュールの法則
誤り。
ジュールの法則は、電流による発熱に関する法則です。Q = I^2Rt のように表され、電気メスや抵抗加熱の理解に関係します。赤外線サーモグラフの基本原理ではありません。

2．ボイル・シャルルの法則
誤り。
ボイル・シャルルの法則は、気体の圧力、体積、温度の関係を表す法則です。人工呼吸器や医療ガスの理解に関係しますが、赤外線放射による温度測定の法則ではありません。

3．ランベルト・ベールの法則
誤り。
ランベルト・ベールの法則は、光の吸収と濃度や光路長の関係を表す法則です。パルスオキシメータや吸光分析で重要ですが、赤外線サーモグラフの熱放射の基本法則ではありません。

4．ハーゲン・ポアズイユの法則
誤り。
ハーゲン・ポアズイユの法則は、管内の層流における流量、圧力差、管半径、粘性の関係を表します。血流や輸液回路の理解に関係しますが、赤外線温度測定とは関係しません。

5．ステファン・ボルツマンの法則
正しい。
ステファン・ボルツマンの法則は、物体から放射されるエネルギーが絶対温度の4乗に比例することを示します。赤外線サーモグラフは物体からの赤外線放射を検出して温度を推定するため、この法則が関係します。

覚えるポイント

• 赤外線サーモグラフは、物体からの赤外線放射を利用します。
• 熱放射と温度の関係はステファン・ボルツマンの法則です。
• 放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例します。
• ランベルト・ベールの法則は吸光度、ハーゲン・ポアズイユの法則は管内流、ジュールの法則は発熱に関係します。