講座
１
資格試験と例題による解説
資格認定委員会試験委員会 （監修） 委員長

日本真空協会と日本真空工業会とは真空技術者の資質向上

例題（級）
気体の流量 Q の単位 Pa･m3/s と等価な単位は次のどれか．

を目指して，共同で真空技術者の資格認定制度を進めている．今年の秋には 6 回目の試験と認定とが行われる．

中山勝矢




W

どのような試験によって認定が行われているのかという点



Jについて，誌上で紹介と解説をすることにした．忌憚のない



J･s

ご意見を頂戴しながら，よりよいものにしていきたいと考え



Nている．



N/ s

問題は，1 級の場合は真空夏季大学の，2 級では関西支部の真空技術基礎講習会，工業会のウオーキングコースにおけ である．
これの正解はるテキスト，参考資料，ならびに講義内容をベースに作成さ流量が W （ワット）で現わされることは滅多にないけれ

れ，それぞれ 30 問出題されることになっている．その形式

ども，基本単位への分解をして見ればこれで正しいことが分は 5 つの解答選択肢から 1 つを選ぶ 5 択方式になっていかる．意外に思うかもしれない．こういったことは，上っ面て，正解が20以上あれば合格と判定される．

だけの勉強では気がつかないものである．

問題作成にあたっては，基礎，気体の流れ，気体放出，排. 単位と換算

気，計測，材料・部品・組立，リークテスト，真空システ

単位と換算については，べき数の扱いが多くなるのは当然

ム，真空利用などの分野を念頭に置き，著しく偏ることがなである．ときには計算問題に自然対数が入ってくることもあいようにしている．

る．それで，関数電卓に慣れていることが期待され，試験場

毎年60問で， 5 回を経たので総計 300 問ほどが出題されたへの持ち込みは推奨されている．

ことになる．ここで全部を紹介するわけにはいかないが，3月号を除いて 12 月号まで，それぞれの分野について例題を例題（級）
体積流量Pa ･ m3 / s は分子の個数の流量単位 個/ s では中心にした解説を連載する予定でいる．

.

基

いくらとなるか．温度は°Cとしなさい．

礎

1.6×1020



2.4×1020



3.6×1021

. 用語と定義

1.4×1023

まず用語と定義については，知識が正確であるか否かを訊

6.0×1023

基礎としては，用語と定義，単位と換算，気体の性質，気体に関係した現象などについて出題している．

ねるために出題をしている．「真空の定義」「真空の領域」「圧力」「分子流」「平均自由行程」「コンダクタンス」といっ である．こういった
これは典型的な換算問題で，正解はたものが対象になるが，この場合に準拠するのは，日本工業単位間の換算は基本的な事柄であり，実務の上でもしばしば規格（JIS）にある真空技術関係の用語規格である．

使われることなので，慣れているか否かを問うことになる．

JIS Z 8126 1  1999

真空技術―用語第 1 部一般用

JIS Z 8126 2  1999

真空技術―用語

第 2 部真空用

語及び関連用語

JIS Z 8126 3  1999

真空技術―用語

1 級でも 2 級でも出ている．
「 1 Pa は Torr 単位で表すといくらになるか」という単純語な問題にすれば 2 級であろう．しかしこの例題では体積流量から分子の個数の流量単位への換算であって，やや難し

第 3 部真空計

及び関連用語い．したがって 1 級の方が相応しい．
間違えやすいのは桁数で，この点は注意が肝要である．

JIS に準拠して問題を作成してあることは，問題中に「日. 気体の性質

本工業規格によれば……」と記して明らかにしている．そう

気体の性質に関しては，圧力，体積，温度の関係（ボイでないと見解の相違により，正解に混乱が生じる恐れがある

ル・シャールの式）だけでなく，気体の圧力と気体分子の運からである．

動の関係，気体分子密度への換算，分子間距離，衝突頻度，

5 つの用語を選んでそれぞれの定義を書いていき，その中各種気体の速度分布，希薄気体における粘性や熱伝導などにに 1 つだけ正しくない定義を混ぜる方法もあるから，すべついて基本的な理解の有無が訊ねられることが多い．とくにての用語について正確に理解しておくことが大切である．

基本式において，気体の分子量と温度とがどのような関係に単位に関する例題としては，つぎのようなものがある．

48

あるのかを理解しておくことがポイントとなる．

―( 48 )―

J. Vac. Soc. Jpn.

例題（級）

例題（級）

気体が容器壁に及ぼす圧力について，間違っている記述は次のうちどれか．

年，ドイツのマグデブルグ市長だったゲーリッケが，漏れのないように二つの中空の半球を合わせ，その内部を自

気体分子の運動エネルギーに比例する．

らが発明した真空ポンプで排気した後，両側から馬で引かせ

混合気体の示す圧力は，個々の気体の圧力の総和に等しても引き離せないという真空のデモストレーションを行ったという．このときの半球の直径がcm だったと仮定する

い．



容器内の気体分子の総数に比例する．と，引き離すのに必要な力に近い値は次のどれか．

温度が高まれば，分子の運動状態も激しくなり，圧力は



 ,
N
 ,

N

絶対温度に比例して増大する．
気体の分子密度（分子数/体積）が増大すれば，分子同士の衝突も多くなり，圧力は分子密度に比例しない．

 .t 重 .t 重
 
t 重


 を選べば正解である．気体分子の運動か
この例題では， である．球の中の内容は例題 4 と同じであり，正解は

ら圧力を定義する考え方は真空科学と技術にとって基本的な

実際の圧力は不明で 1/100気圧くらいだったかもしれないか事項である．
この例のように解答選択肢の中から誤っているものを見つら，「近い値」としてある．単位に「N」と「t 重」を混ぜてける，あるいは正しいものを探すというのは，しばしば出るいるところに捻りが効いている．単位面積にかかる力から出形式である．仮に同じことを訊ねるとしても出題者は知恵を発すれば1 kg･cm－2 重×1,256 cm2＝1.256 t 重＝12,560 N

絞って問題を作成するから，受験者側も正確な知識を持ってであるが，1 気圧＝101,325 Pa から始めると単位の換算が必立ち向かわないと判断に迷うことになりかねない．
なお「間違っているもの」といっているのに「正しいもの」要になるかもしれない．

を探す問題だと勘違いして，しばし時間を浪費してしまう

断面積を求め，これに単位面積当たりにかかる圧力を乗じケースも見られる．4 つが正しいと，それに引きずられて間ればいいわけだが，全表面積に圧力を乗じたための間違いが違ったものが探せなくなるという場合もあるので注意が要る．

起きる可能性がある．ベクトルや分力の理解が不足している

気体の性質に関する計算問題としてはとしたら，資格認定には躊躇せざるを得ない．

「K, Pa の気体分子の平均分子間距離はおよそ何 mか（級）」

さらに進んで，気体の速度分布に関する例題を紹介しておく．これも真空技術では欠かせない知識である．というのもあり得る．この種の問題は温度と気体の種類，圧力を変えて出題される可能性がある．講習会の参考書やテキ

例題（級）ストに出ている式を使い，実際に自分で計算を試みておくこ

真空容器中の気体分子について説明した次の文章の中で誤っているものはどれか．とが大切である．




例題（級）
真空装置の蓋が約cm 四方の板だったとすると，これに非常に大きい速度を持つものが常に存在する．
容器の温度が一定であれば，全ての気体分子は同じ速度をもつ．

はおよそどのくらいの重さに相当する力が加わっていると考

限りなく遅い速度の分子が存在することを否定できない．

えられるか．



真空容器の中の気体が室温のヘリウムだとすると，半分約トン以上の分子が毎秒,m 以上の速度を持っている．



約トン

 種の気体が混在しているとき，それぞれの種類で速度約トン


約トン


約kg

分布則が成立している．
 だから， を選べば正解である．
誤っているのは

気体の速度分布曲線は見たことがあっても，その曲線が示
これは常識を訊ねる程度の計算問題であるという理由で 2 である．真空装置は外級に出題されたと思われる．正解は

圧がかかっているという認識の有無を訊ねる問題である．

している意味を幅広く理解し，自分のものにしているかどうかが大切である．
逆に，このような形で文章により質問されて初めて気がつ面積に圧力を掛ければ得られる数値だが，計算違いがしばくことも多いかもしれない．そんなことを考えながら出題者

しば起きる．本来なら「トン重」と書くところを「どのくらは問題を作っているように見える．この種の問題は，形を変いの重さに相当する力が加わっている……」となっている点えて，しばしば出されるものと考えておいた方がよい．に注意する必要がある．

（続く）

少し手を加えると次のようになる．

Vol. 51, No. 1, 2008―( 49 )―

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