基礎的な物理学及び基礎的な化学問94静電気

危険物乙四基礎的な物理学及び基礎的な化学問94：静電気

静電気の帯電に関する次の記述のうち、**誤っているもの**はどれか。

ア二種類の物質を摩擦すると、帯電列で正側（プラス側）にある物質は正（+）に、負側（マイナス側）にある物質は負（−）に帯電しやすい。
イ電気の良導体（金属等）は、帯電した電荷がすぐに移動・散逸するため静電気を蓄積しにくい。
ウ石油類（第4類危険物）は電気不良導体であるため、流動・ろ過・充填時に静電気が発生・蓄積しやすい。
エ湿度が高い環境では、空気・物体表面の水分が電荷を逃がしやすくするため、静電気の蓄積が少なくなる。
オ静電気が蓄積した容器や配管はアースに接続しても帯電した電荷を除去できない。正答

正答：オ静電気が蓄積した容器や配管はアースに接続しても帯電した電荷を除去できない。

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誤っているのはオです。アース（接地）は帯電した電荷を大地（Earth）に逃がすことで電荷を除去できる有効な静電気防止策です。「除去できない」は誤りです。

ア（正）: 帯電列の原則（正側→+に帯電・負側→−に帯電）。正しい。
イ（正）: 良導体は電荷がすぐ逃げる→静電気蓄積しにくい。正しい。
ウ（正）: 第4類は不良導体→静電気蓄積しやすい。正しい。
エ（正）: 高湿度→水分が電荷を逃がす→帯電少ない。正しい。
オ（誤）: アースは帯電電荷を大地に放出して除去できる。有効な防止策。

「アース（接地）・加湿・流速制限」が静電気対策の三本柱です。アースは最も確実な方法の一つです。

標準試験対策の基準レベル

帯電列とアースの効果（確立した物理学）:

帯電列（triboelectric series）とは、2つの物質を摩擦したときにどちらが正・負に帯電するかの順位表です。一般的な帯電列（正側から負側方向）の例: ガラス → ナイロン → 絹 → 紙 → 木 → ゴム → プラスチック → テフロン（ポリテトラフルオロエチレン）

リストの上側（正側）にある物質は正（+）に、下側（負側）にある物質は負（−）に帯電しやすい。

各選択肢：

ア（正）: 帯電列の基本原則。摩擦した2物質のうち正側が+・負側が−に帯電。
イ（正）: 金属（良導体）は電荷がすぐに移動するため帯電しにくい。静電気対策にアースが有効な根拠でもある（アースで電荷を逃がせる）。
ウ（正）: 石油類（有機液体・電気不良導体）は流動摩擦で電荷が発生・蓄積する。アースや流速制限が必要。
エ（正）: 湿度が高いと空気および物体表面に水膜（水分）が形成され、電荷が逃げやすくなる。湿度50〜70%以上で静電気帯電が著しく減少するとされる。
オ（誤）: アース（接地）は帯電した電荷を大地（Earth＝電気的無限大容量）に逃がすことで電荷を除去する。不良導体には直接アースを取りにくい場合（配管内液体等）もあるが、配管・容器をアースに接続することで電荷の移動経路を確保し帯電を防止できる。「除去できない」は誤り。

引っかけ: オ（アースで電荷除去できない）は事実と逆。アースは静電気対策の最重要手段。

上級誤答論破・根拠法令まで深掘り

【理論的背景：帯電列の物理的根拠】

帯電列（トリボエレクトリック系列）は、物質の電子親和力・仕事関数の差に基づく経験則です。2つの物質が接触・摩擦すると、接触界面で電子が移動し、電子を放出した側が正（+）、受け取った側が負（−）に帯電します。帯電列での順位の差が大きいほど帯電量が多くなります。

【不良導体への帯電のメカニズム】

金属（良導体）では電荷はすぐに分散・移動するため、局所的な帯電は起こりません（アースすれば完全に中和）。しかし有機液体（不良導体）では：

1. 流動・ろ過・充填で管壁との摩擦により電荷が発生

2. 液体中の電荷が移動しにくく（不良導体）蓄積する

3. 電位が上昇し、空気の絶縁破壊電圧（約3 kV/mm）に達すると放電（火花）

4. 放電火花が引火性蒸気に着火→火災・爆発

【アースとボンディングの違い】

アース（接地・Earthing）: 機器・配管を大地（Earth）に導線で接続。大地は電気的無限大容量の放電先として機能し、帯電電荷を吸収。
ボンディング（Bonding）: 2つの金属（容器・配管等）を導線で接続して同電位にする。電位差をなくして放電（スパーク）を防ぐ。アースとセットで用いることが多い。

第4類危険物の充填（例: タンクローリーから地下タンクへの移液）では、アースとボンディングの両方を実施してから充填を開始します（危規則・危険物安全大会のガイドライン）。

【各選択肢の発展補足】

ア（正）: 帯電列の原則。実際の作業（充填・移液）でどの材料の組み合わせが帯電しやすいかを予測するための基礎。
イ（正）: 金属（導体）の静電気対策はアースで完結する。有機液体（不良導体）のアース取りは液体直接ではなく、容器・配管のアースを通じて行う。
ウ（正）: 石油類（有機液体）の不良導体性が静電気蓄積の根本原因。流速を1m/s以下に制限（配管径・流速基準）することで発生量を減らせる。
エ（正）: 高湿度（50〜70%以上）で帯電が低下するのは実験的にも確認されている。危険物倉庫での加湿管理の根拠。ただし高湿度は腐食・結露のリスクもある。
オ（誤）: アースは静電気対策の最重要手段の一つ。大地への電荷放出で帯電電荷を除去できる。「除去できない」という記述は全く逆で、事故防止の観点から危険な誤り。

【試験での位置づけ】

乙四試験では静電気の発生・蓄積（不良導体の特性）と防止策（アース・ボンディング・流速制限・加湿）が頻出です。帯電列の名称は暗記必須ではありませんが、「2物質を摩擦すると帯電する」「不良導体は帯電しやすい」「アースで除去できる」が核心知識です。

【根拠】確立した物理学（帯電列・アース・静電気対策）。

【補足】帯電列：2物質摩擦で一方が+・他方が−に帯電。不良導体（有機液体）は帯電しやすい。アース（接地）で電荷を大地に逃がして除去できる。

出典・根拠について

本問は合格ナビが作成したオリジナル問題です（公表問題の転載ではありません）。　根拠・出典：根拠: 確立した物理学（静電気の帯電と放電・アースの効果）。アース（接地）は帯電した電荷を大地に逃がすことで電荷を除去・中和する有効な防止策である。オは逆の記述。　現行の消防法令（2026年基準）に準拠し、根拠法令・規則を明記しています。