熱力学の第一法則等の本質を理解し、説明が出来ること。ボイル・シャールの式やエネルギ式を自由に使用でき、応用問題を解くことが出来ること。
概要:
熱は各種熱機関、火力発電所、熱ポンプ、冷凍機などの工業機器等に関わっている。
以上のことにより本科目は機械工学上、主要分野の基礎科目である。ここでは熱の授受に伴う物質の状態変化について学ぶ。また授業で修得した知識で実際に演習問題を解くことにより、講義内容の理解を深めると共に具体的な計算能力を高めることで学習能力を増大させることを目標とする。
授業の進め方・方法:
座学の講義を基本とし、授業は各項目およびそれに関する例題を学習した後に教科書等にある演習あるいは小テストを実施する。
注意点:
講義で修得した知識で実際に演習問題を解き、各自の理解を深め、応用問題を解く手法を身に付けること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
SI単位とその演習 |
SI単位について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 2週 |
SI単位とその演習 |
SI単位について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 3週 |
内部エネルギと外部仕事 |
内部エネルギと外部仕事について理解し、説明することができる。
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| 4週 |
状態量と相律 |
状態量と相律について理解し、説明することができる。
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| 5週 |
ボイル・シャルルの法則 |
ボイル・シャルルの法則について理解し、説明することができる。
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| 6週 |
ボイル・シャルルの法則とその演習 |
ボイル・シャルルの法則について理解を深め、演習問題を解くことができる。
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| 7週 |
熱力学の第一法則と工業仕事 |
熱力学の第一法則と工業仕事について理解し、説明することができる。
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| 8週 |
エンタルピとその演習 |
エンタルピについて理解し、演習問題を解くことができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
定容比熱と等圧比熱およびその演習 |
定容比熱と等圧比熱について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 10週 |
等容変化とその演習 |
等容変化について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 11週 |
等圧変化とその演習 |
等圧変化について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 12週 |
等圧変化とその演習 |
等圧変化について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 13週 |
等温変化とその演習 |
等温変化について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 14週 |
等温変化とその演習 |
等温変化について理解し、演習問題を解くことができる。
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| 15週 |
到達度試験 |
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| 16週 |
答案返却とまとめ |
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| 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 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 熱 | 原子や分子の熱運動と絶対温度との関連について説明できる。 | 3 | |
| 時間の推移とともに、熱の移動によって熱平衡状態に達することを説明できる。 | 3 | |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | |
| 熱量の保存則を表す式を立て、熱容量や比熱を求めることができる。 | 3 | |
| 動摩擦力がする仕事は、一般に熱となることを説明できる。 | 3 | |
| ボイル・シャルルの法則や理想気体の状態方程式を用いて、気体の圧力、温度、体積に関する計算ができる。 | 3 | |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | |
| 熱力学第一法則と定積変化・定圧変化・等温変化・断熱変化について説明できる。 | 3 | |
| エネルギーには多くの形態があり互いに変換できることを具体例を挙げて説明できる。 | 3 | |
| 不可逆変化について理解し、具体例を挙げることができる。 | 3 | |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | |
| 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 | |