Thermodynamics Ⅱ

Course Information

College	Toyama College	Year	2023
Course Title	Thermodynamics Ⅱ
Course Code	0103	Course Category	Specialized / Elective
Class Format	Lecture	Credits	Academic Credit: 2
Department	Department of Mechanical Engineering	Student Grade	4th
Term	Second Semester	Classes per Week	2
Textbook and/or Teaching Materials	JSMEテキストシリーズ　熱力学（日本機械学会）
Instructor	Shirakawa Hidemi

Course Objectives

自動車のエンジンや飛行機のジェットエンジンなどは，燃料を燃やすことによって得られる熱エネルギーを力学的エネルギー（仕事）に変換する機器である．一方，冷蔵庫や冷暖房機器などは，電気エネルギーなどを熱エネルギーに変換する機器である．熱力学では，これらのエネルギーの変換方法や動作原理をまとめた学問である．
本授業では，熱エネルギーを仕事に変換する熱機関のサイクルや，仕事から熱エネルギーに変換する冷凍機やヒートポンプのサイクルを理解し，利用できること，さらに，蒸気サイクルおよび複合サイクルを理解し，利用できることを目標とする．

Rubric

	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
熱機関を説明できる．	熱から仕事を得る熱機関を詳細に説明できる．	サ熱から仕事を得る熱機関を説明できる．	熱から仕事を得る熱機関を説明できない．
冷凍機．ヒートポンプを説明できる．	仕事から熱を得る冷凍機．ヒートポンプを詳細に説明できる．	仕事から熱を得る冷凍機．ヒートポンプを説明できる．	仕事から熱を得る冷凍機．ヒートポンプを説明できない．
カルノーサイクルを理解し，エクセルギーを説明できる．	カルノーサイクルを理解し，エクセルギーを詳細に説明できる．	カルノーサイクルを理解し，エクセルギーを説明できる．	カルノーサイクルを理解し，エクセルギーを詳細に説明できない．
ギブス関数などの自由エネルギーを理解し，化学反応熱を計算できる．	ギブス関数などの自由エネルギーを理解し，化学反応熱を正確に計算できる．	ギブス関数などの自由エネルギーを理解し，化学反応熱を計算できる．	ギブス関数などの自由エネルギーを理解し，化学反応熱を計算できない．
ガスサイクルを理解し，熱と仕事，効率を求めることができる．	ガスサイクルを理解し，熱と仕事，効率を正確に求めることができる．	ガスサイクルを理解し，熱と仕事，効率を求めることができる．	ガスサイクルを理解し，熱と仕事，効率を求めることができない．
湿り蒸気を理解し，乾き度などを求めることができる．	湿り蒸気を理解し，乾き度などを正確に求めることができる．	湿り蒸気を理解し，乾き度などを求めることができる．	湿り蒸気を理解し，乾き度などを求めることができない．
蒸気サイクルを理解し，熱と仕事，効率を求めることができる．	蒸気サイクルを理解し，熱と仕事，効率を正確に求めることができる．	蒸気サイクルを理解し，熱と仕事，効率を求めることができる．	蒸気サイクルを理解し，熱と仕事，効率を求めることができない．
複合サイクルを説明できる．	複合サイクルを詳細に説明できる．	複合サイクルを説明できる．	複合サイクルを説明できない．

Assigned Department Objectives

Learning and Educational Objectives of the “General Engineering” A-6 （核となる専門分野の既存技術を説明でき，社会から要求されている問題や実務上の問題を見出し設定することができる。）

JABEE 1(2)(d)(1) （専門工学（工学（融合複合・新領域）における専門工学の内容は申請高等教育機関が規定するものとする）の知識と能力）

JABEE 1(2)(e) （種々の科学、技術及び情報を活用して社会の要求を解決するためのデザイン能力）

Diploma policy 1 （To develop engineers who comprehensively acquire knowledge, focusing on mechanical engineering as the basis of manufacturing and production technology, and play a role in equipment design, technology development and other engineering-related fields.）

Teaching Method

Outline:

自動車のエンジンや飛行機のジェットエンジンなどは，燃料を燃やすことによって得られる熱エネルギーを力学的エネルギー（仕事）に変換する機器である．一方，冷蔵庫や冷暖房機器などは，電気エネルギーなどを熱エネルギーに変換する機器である．熱力学では，これらのエネルギーの変換方法や動作原理をまとめた学問である．
本授業では，熱エネルギーを仕事に変換する熱機関のサイクルや，仕事から熱エネルギーに変換する冷凍機やヒートポンプのサイクルを理解し，利用できること，さらに，蒸気サイクルおよび複合サイクルを理解し，利用できることを目標とする．

Style:

講義および演習で実施する．なお，授業計画は，学生の理解度に応じて変更する場合がある．

Notice:

熱エネルギーは直接に見ることができないが，そのエネルギーによって様々な機器が作動する．授業では，実際の現象を示しながら説明するが，抽象的な表現や取扱いが多いため，自分の頭で現象をイメージしながら学習してください．なお，レポートで復習し，提出してください．本科目では、60点以上の評価で単位を認定する。評価が60点に満たない者は、願い出により追認試験を受けることができる。追認試験の結果、単位の修得が認められた者にあっては、その評価を60点とする。

Characteristics of Class / Division in Learning

Active Learning

Applicable to Remote Class

Instructor Professionally Experienced

Course Plan

			Theme	Goals
2nd Semester
	3rd Quarter
		1st	授業計画説明，熱と仕事	理想気体の各種変化における熱と仕事を求めることができる．
		2nd	熱機関	カルノーサイクルにおける熱と仕事，効率を求めることができる．
		3rd	冷凍機，ヒートポンプ	逆カルノーサイクルにおける熱と仕事，成績係数を求めることができる．
		4th	エクセルギーと自由エネルギー，化学反応熱	エクセルギーや自由エネルギーを理解し，求めることができる．
		5th	化学反応とエネルギー変換	化学反応式や標準生成エンタルピーを理解し，反応熱などを求めることができる．
		6th	ガスサイクル（１）	オットーサイクル，ディーゼルサイクル，サバテサイクルを説明できる．
		7th	総合演習Ⅰ	カルノーサイクル，ガスサイクル，化学反応熱の問題を解くことができる．
		8th	ガスサイクル（２）	ブレイトンサイクル，ブレイトン再生サイクルを説明できる．
	4th Quarter
		9th	中間試験
		10th	中間試験解答解説
		11th	蒸気サイクル（１）	湿り蒸気，乾き度などを説明できる．
		12th	蒸気サイクル（２）	ランキンサイクルを説明できる．
		13th	蒸気サイクル（３）	再熱ランキンサイクルや再生ランキンサイクルを説明できる
		14th	複合サイクル・冷凍サイクル	ガスサイクル＋ランキンサイクルの複合サイクルや冷凍サイクルを説明できる．
		15th	期末試験
		16th	期末試験解答解説

Evaluation Method and Weight (%)

	試験	課題	Total
Subtotal	70	30	100
基礎的能力	70	30	100