到達目標
□ 状態量を用いて熱力学量を記述することができる.
□ 熱力学第1法則に習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて熱力学の典型的な問題を解くことができる.
□ 熱力学第2法則に習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて熱力学の典型的な問題を解くことができる.
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 熱力学第 1法則について習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて , 応用的な問題に関する熱力学量を求めることができる. | 熱力学第 1法則について習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて , 基本的な問題に関する熱力学量を求めることができる. | 熱力学第 1法則について習熟しておらず, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて , 基本的な問題に関する熱力学量を求めることができない. |
| 評価項目2 | 熱力学第2法則と熱力学関数について習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて, 応用問題を解くことができる. | 熱力学第2法則と熱力学関数について習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて, 基本問題を解くことができる. | 熱力学第2法則と熱力学関数について習熟しておらず, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて, 基本問題を解くことができない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
多変数関数の微積分のテクニックを用いた, 大学教養程度の熱力学の基本的な理論を学習する.
授業の進め方・方法:
座学
注意点:
様々な学問の中で, 物理学はその修得に困難を感じる学生が特に多い学問です. 復習を中心に, 日頃から地道に学習に努めて下さい. また一人では解決できそうにない疑問点を, 納得できないまま何日も放置しないようにしましょう. このような疑問点は決して一人で抱え込んだりせず, 先生や物理の得意な級友に, その都度早め早めに質問して教えてもらうことを強くお勧めします. 数学（多変数関数の微積分）の復習と高校物理の内容（熱分野）の復習をしておくと良いでしょう.
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
熱力学の概要 |
熱力学の概要について理解できる。
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| 2週 |
熱力学の基礎(1) |
経験的温度, 絶対温度について説明できる. 理想気体の諸性質を理解できる.
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| 3週 |
熱力学の基礎(2) |
簡単な気体分子運動論について説明できる.
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| 4週 |
熱力学第1法則(1) |
熱力学第1法則について説明できる. 可逆変化と準静的変化について説明できる.
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| 5週 |
熱力学第1法則(2) |
熱力学第1法則を用いて, 定圧熱容量・定積熱容量を計算できる.
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| 6週 |
熱力学第1法則(3) |
熱サイクル・熱効率の概念を理解し, 説明できる.
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| 7週 |
熱力学第1法則(4) |
理想気体の様々な熱サイクルについて効率が計算できる.
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| 8週 |
中間試験 |
1〜7週の内容に関する試験
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱力学第2法則(1) |
熱力学第2法則を理解し, トムソンの原理とクラウジウスの原理について説明できる.
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| 10週 |
熱力学第2法則(2) |
カルノーの定理について説明できる.
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| 11週 |
熱力学第2法則(3) |
クラウジウスの不等式について説明できる. エントロピーについて説明できる.
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| 12週 |
熱力学第2法則(4) |
エントロピー増大則について説明できる.
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| 13週 |
熱力学第2法則(5) |
エントロピーに関する問題を解くことができる.
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| 14週 |
熱力学関数(1) |
様々な熱力学ポテンシャルとルジャンドル変換について説明できる.
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| 15週 |
熱力学関数(2) |
理想気体について様々な熱力学ポテンシャルを求めることができる. 熱力学ポテンシャルを応用し, 計算することができる.
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| 16週 |
定期試験 |
9〜15週の内容に関する試験
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 熱力学で用いられる各種物理量の定義と単位を説明できる。 | 4 | |
| 閉じた系と開いた系、系の平衡、状態量などの意味を説明できる。 | 4 | |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 4 | |
| 閉じた系と開いた系について、エネルギー式を用いて、熱、仕事、内部エネルギー、エンタルピーを計算できる。 | 4 | |
| 閉じた系および開いた系が外界にする仕事をp-V線図で説明できる。 | 4 | |
| 理想気体の圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。 | 4 | |
| 定積比熱、定圧比熱、比熱比および気体定数の相互関係を説明できる。 | 4 | |
| 内部エネルギーやエンタルピーの変化量と温度の関係を説明できる。 | 4 | |
| 等圧変化、等積変化、等温変化、断熱変化、ポリトロープ変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。 | 4 | |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | |
| サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 4 | |
| カルノーサイクルの状態変化を理解し、熱効率を計算できる。 | 4 | |
| エントロピーの定義を理解し、可逆変化および不可逆変化におけるエントロピーの変化を説明できる。 | 4 | |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |