到達目標
熱工学の基礎として、熱力学の基礎的知識を修得し、各種エネルギー機器の設計・製造および取扱い等に適用できる能力を養うために、以下の項目を到達目標とする。
(1)熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明でき、これに関する基本的な計算ができる。
(2)熱力学の第一法則を説明でき、熱や仕事に関する基本的な問題を解くことができる。
(3)理想気体の状態式を説明でき、理想気体の状態変化に関係する状態量、熱量、仕事量を計算できる。
(4)熱力学の第2法則とエントロピについて説明でき、カルノーサイクルやエントロピに関する基本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 |
| 到達目標 １ | 熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明でき、応用的な問題を解くことができる。 | 熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明でき、これに関する基本的な計算ができる。 | 熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明できない。 |
| 到達目標 ２ | 熱力学の第一法則を説明でき、実際の応用的な問題に適用できる。 | 熱力学の第一法則を説明でき、熱や仕事に関する基本的な問題を解くことができる。 | 熱力学の第一法則を説明できない。 |
| 到達目標 ３ | 気体を用いた実際の機器において、理想気体の状態式を応用することができる。 | 理想気体の状態式を説明でき、理想気体の状態変化に関係する状態量、熱量、仕事量を計算できる。 | 理想気体の状態式や状態変化について、説明できない。 |
| 到達目標 ４ | 熱力学の第2法則とエントロピについて説明でき、エントロピに関する応用的な問題を解くことができる。 | 熱力学の第2法則とエントロピについて説明でき、カルノーサイクルやエントロピに関する基本的な問題を解くことができる。 | 熱力学の第2法則とエントロピについて説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3
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本科（準学士課程）の学習・教育到達目標 3-c
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教育プログラムの科目分類 (4)②
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JABEE（2012）基準 1(2)(d)(1)
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教育方法等
概要:
本科目では、熱工学に関する分野のうち，主に熱力学についての基礎知識を修得するために、１．熱力学で取扱う熱や仕事に関する物理量や状態量、２．熱力学の第一法則、３．理想気体の状態式および状態変化、４．熱力学の第二法則について学習する。
授業の進め方・方法:
教科書および配布資料を基に、講義を中心に授業を進める。また、学生の理解度を把握するために、適時、演習問題および小テストを行う。
注意点:
1年次から3年次で学んだ数学および物理学の知識を必要とする。また、予習・復習および演習問題等の課題を含む自学自習として、毎回60分以上の自学自習が必要である。理解状況を把握するために適宜小テストを行うので，講義内容をよく理解すること。また疑問点があれば，その都度質問すること
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 |
熱力学の基礎事項
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熱力学の関連する分野について説明できる。
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| 2週 |
熱力学の基礎事項 |
温度、熱量、比熱、顕熱、潜熱について説明できる。
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| 3週 |
熱力学の基礎事項
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閉じた系と開いた系、および状態量について、説明できる。
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| 4週 |
熱力学の第一法則 |
各種エネルギーと熱力学第一法則の説明ができる．
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| 5週 |
熱力学の第一法則 |
閉じた系と開いた系について、熱量、仕事量、内部エネルギー、エンタルピの関係を説明できる。
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| 6週 |
熱力学の第一法則 |
絶対仕事と工業仕事について、ｐ－ｖ線図を基に説明できる。
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| 7週 |
理想気体 |
理想気体の状態式が説明でき、その計算ができる。
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| 8週 |
理想気体 |
理想気体の定圧比熱、定容比熱、ガス定数との関係を説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
理想気体 |
理想気体の状態変化に伴う圧力、比容積、絶対温度の関係を説明できる。また、熱量、絶対仕事量、工業仕事量の計算ができる。
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| 10週 |
理想気体 |
理想気体の状態変化に伴う圧力、比容積、絶対温度の関係を説明できる。また、熱量、絶対仕事量、工業仕事量の計算ができる。
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| 11週 |
熱力学の第二法則 |
熱力学の第二法則について説明できる。また熱効率や成績係数について説明できる。
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| 12週 |
熱力学の第二法則 |
カルノーサイクルの状態変化について説明でき、絶対温度と熱量、熱効率との関係を説明できる。
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| 13週 |
熱力学の第二法則 |
エントロピの定義を説明でき、状態変化に伴うエントロピの変化量を計算できる。
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| 14週 |
熱力学の第二法則 |
不可逆サイクルとエントロピ増大の原理について、説明できる。
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| 15週 |
試験答案の返却・解説 |
前期末志試験において間違えた部分を理解できる
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| 16週 |
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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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 3 | |
| サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 3 | |
評価割合
| 定期試験 | 小テスト | 授業態度 | 合計 |
| 総合評価割合 | 75 | 25 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 75 | 25 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |