到達目標
1. 静止流体中の圧力や浮力の概念を理解し,具体的なが計算できる.
2. 温度や熱量の概念を理解した上で, 固体の熱膨張, 熱容量, 比熱, 相変化に伴う潜熱などを理解し、具体的な計算ができる.
3. 理想気体の状態方程式を理解し, さらに微視的な分子運動と巨視的な圧力・温度の関係を理解できる. これらについての具体的な計算ができる.
4. 気体がなす仕事や熱力学第一法則, 各種熱力学過程について理解できる. さらに分子運動の自由度とエネルギー等分配則が理解できる. これらについての具体的な計算ができる.
5. 代表的な熱機関, 熱サイクル, 熱効率について理解できる. 熱力学第二法則の意味を理解できる.これらについての具体的な計算ができる.
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 |
1. 静止流体の性質 | 静止流体中の圧力・浮力を理解できる.これらについての応用問題が解ける. | 静止流体中の圧力・浮力を理解できる.これらについての基本問題が解ける. | 静止流体中の圧力・浮力を理解できない.これらについての基本問題が解けない. |
2. 温度と熱 | 温度と熱量の概念を理解できる.固体の熱膨張/熱容量/比熱/潜熱についての応用問題が解ける. | 温度と熱量の概念を理解できる.固体の熱膨張/熱容量/比熱/潜熱についての基本問題が解ける. | 温度と熱量の概念を理解できない.固体の熱膨張/熱容量/比熱/潜熱についての基本問題が解けない. |
3. 気体分子の運動 | 理想気体の状態方程式,気体分子の運動と圧力・温度との関係を理解できる.これらについての応用問題が解ける. | 理想気体の状態方程式,気体分子の運動と圧力・温度との関係を理解できる.これらについての基本問題が解ける. | 理想気体の状態方程式,気体分子の運動と圧力・温度との関係を理解できない.これらについての基本問題が解けない. |
4. 熱力学第1法則 | 気体のなす仕事,熱力学第一法則,各種熱力学過程を理解できる.これらについての応用問題が解ける. | 気体のなす仕事,熱力学第一法則,各種熱力学過程を理解できる.これらについての基本問題が解ける. | 気体のなす仕事,熱力学第一法則,各種熱力学過程を理解できない.これらについての基本問題が解けない. |
5. 熱力学第2法則 | 熱機関・熱サイクル・熱効率,及び熱力学第二法則を理解できる.これらについての応用問題が解ける. | 熱機関・熱サイクル・熱効率,及び熱力学第二法則を理解できる.これらについての基本問題が解ける. | 熱機関・熱サイクル・熱効率,及び熱力学第二法則を理解できない.これらについての基本問題が解けない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本講義では,理工学分野の基礎となる 静止流体の力学と熱力学の基礎を学ぶ.
自然現象の観察/観測から導かれた法則を理解し,基本問題・応用問題に取り組みながら,基礎学力・問題解決能力を養う.
基本的な物理現象/法則を理解し,それぞれの理工学分野に応用できる基礎を養う.
授業の進め方・方法:
授業は主に講義形式で行い,またレポートなどの課題を課すことがある.
講義/試験には関数電卓を使用する.
注意点:
1. 課題の未提出/未実施の者は単位取得が困難となるので注意すること.
2. 物理IIではこれまで物理Iや数学で学習した内容も利用するので,適宜,物理Iや数学の自学自習による復習も要する.
3. 合格点は 総合評価 において50点である.
前期中間の成績は到達度試験(前期中間)の得点とする.
前期末における総合評価は, 次の式で計算される得点とする: (総合評価)=(到達度試験(前期中間, 前期末)結果の平均点)×75% + (平素の成績(レポートなど))×25%.
4. それぞれの到達度試験において,試験の得点が50点に満たない場合,50点を上限とする再到達度試験を行う場合がある.
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 |
授業ガイダンス 圧力 |
授業概要や受講上の注意点を理解する. 静止流体における圧力,パスカルの原理が理解できる.
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2週 |
浮力 温度と熱 |
流体中の物体にはたらく浮力が理解できる. 温度が分子の熱運動の激しさを表す物理量であり,熱とは加熱や冷却により移動するエネルギーであることを理解できる.
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3週 |
固体の熱膨張 温度の測定 |
物質の熱膨張の原因が物質の構成原子・分子の熱運動であることが理解できる. 温度の測定方法の種類と原理が理解できる.
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4週 |
熱容量と比熱 潜熱 |
熱容量, 比熱, 熱量の保存について理解できる. 物質の三態を理解し,これらの状態変化に伴う潜熱が理解できる.
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5週 |
理想気体の状態方程式 |
ボイル・シャルルの法則,理想気体の状態方程式が理解できる.
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6週 |
気体の圧力と気体分子の運動 気体分子の重心の平均運動エネルギー |
微視的な気体分子の運動と巨視的な圧力の関係を理解できる. 気体分子の並進運動エネルギーが絶対温度に比例することを理解できる.
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7週 |
気体の内部エネルギー 演習 |
単原子分子理想気体の内部エネルギーが理解できる. ここまで学習した内容についての種々の問題が解ける.
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8週 |
到達度試験(前期中間) |
上記項目について学習した内容の理解度を試験により確認する.
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2ndQ |
9週 |
試験の解説と解答 気体がする仕事 |
到達度試験の解答と解説. 気体の圧力と体積の変化によりなされる気体の仕事が理解できる.
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10週 |
熱力学の第1法則 等温過程 |
熱力学的なエネルギー保存則が理解できる. 理想気体の熱力学過程において,等温変化が理解できる.
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11週 |
定積過程 定圧過程 |
理想気体の熱力学過程において,定積・定圧変化が理解できる.さらに気体のモル比熱が理解できる.
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12週 |
断熱過程 エネルギー等分配の法則 |
理想気体の熱力学過程において, 断熱変化が理解できる. 単原子分子と二原子分子の自由度によるエネルギー分配則が理解できる.
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13週 |
カルノーサイクル 熱効率
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熱機関の代表例としてのカルノーサイクル,ならびに熱効率について理解できる.
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14週 |
オットーサイクル 熱力学の第2法則 演習 |
オットーサイクルについて理解できる. 熱力学第二法則の基礎を理解できる. ここまで学習した内容の種々の問題が解ける.
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15週 |
到達度試験(前期末) |
これまでに学習した内容の理解度を試験により確認する.
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16週 |
試験の解説と解答 |
到達度試験の解答と解説.
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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 |
評価割合
| 定期試験 | 課題 | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 75 | 25 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 75 | 25 | 0 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |