概要:
【開講学期】秋学期週２時間
化学工学はこれまでに修得した無機・有機・分析化学や物理化学・生物化学を駆使して、工業へ応用するための学術分野である。本講義では、化学の知識を工業へ応用するにあたり、必要となる基本的で重要な知識のうち、流動に着目して講義する。特に、流体の輸送にかかわるエネルギー収支を扱えることを目標とする。
授業の進め方・方法:
化学プロセスは流動・伝熱・物質移動・分離など、あらゆる単位操作の集合として体系化されており、本講義では移動現象を理解する前に重要となる、流動や粘性法則について講義し、エネルギー収支へと展開する。講義は演習を交えながら進める。成績は到達度試験70%、課題・宿題を30%として評価を行い、総合評価を100点満点として、60点以上を合格とする。答案は採点後返却し、達成度を伝達する。
注意点:
授業中に演習問題を出題し、宿題とするので電卓は必携のこと。課題は次の講義の最初に回収し、直後に解説するため、解説した後に提出された課題は受け取らないので注意すること。自学自習の成果は課題および到達度試験によって評価する。
| 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 | 数学 | 数学 | 数学 | 整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。 | 4 | 後3 |
| 因数定理等を利用して、4次までの簡単な整式の因数分解ができる。 | 4 | 後1 |
| 分数式の加減乗除の計算ができる。 | 4 | 後1 |
| 実数・絶対値の意味を理解し、絶対値の簡単な計算ができる。 | 4 | 後3 |
| 平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。 | 4 | 後3 |
| 解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。 | 3 | 後5 |
| 因数定理等を利用して、基本的な高次方程式を解くことができる。 | 3 | 後5 |
| 簡単な連立方程式を解くことができる。 | 3 | 後5 |
| 無理方程式・分数方程式を解くことができる。 | 3 | 後5 |
| 1次不等式や2次不等式を解くことができる。 | 3 | 後5 |
| 2次関数の性質を理解し、グラフをかくことができ、最大値・最小値を求めることができる。 | 3 | 後5,後6 |
| 積の法則と和の法則を利用して、簡単な事象の場合の数を数えることができる。 | 3 | 後5,後6 |
| 不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。 | 4 | 後13 |
| 置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。 | 4 | 後13 |
| 定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。 | 4 | 後13 |
| 分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。 | 4 | 後13 |
| 自然科学 | 物理 | 力学 | 重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | 後5 |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 後11 |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後5 |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後5 |
| 力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 後5 |
| 物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | |
| 運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 後3 |
| 熱 | 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 | 後5 |
| 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 | 後5 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 化学工学 | SI単位への単位換算ができる。 | 4 | 後6,後7 |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | 後6,後7 |
| 管径と流速・流量・レイノルズ数の計算ができ、流れの状態(層流・乱流)の判断ができる。 | 4 | 後6,後7 |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 4 | 後5 |
| 流れのエネルギー収支やエネルギー損失の計算ができる。 | 4 | 後5 |
| 流体輸送の動力の計算ができる。 | 4 | 後5 |