概要:
熱に関する工学的知識を養い,熱工学以外にも広く用いられている用語としてのエンタルピ,エントロピなどの概念を理解できる.さらに理想気体を用いたガスサイクル,実気体を用いた熱サイクルについて学び,実際のエネルギー変換についての知識を得ることができる.
授業の進め方・方法:
後期中間試験40 %,後期末試験50 %,自学自習のための課題10 %を元に達成度を総合評価する.総合評価60 点以上を合格とする.
注意点:
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス&概説 |
生活の中での熱力学とのかかわりを理解し,必要性を把握できる.
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2週 |
熱量と比熱,内部エネルギ,状態量 |
熱力学で用いられる物理量を理解し,利用できるようになる.
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3週 |
熱力学の第1 法則 |
熱力学の第1 法則の概念と数式を理解し,利用することができる.
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4週 |
熱力学の第2 法則 |
熱力学の第2法則の概念を理解し,利用することができる.
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5週 |
理想気体の状態変化 |
状態方程式,状態変化に対する物理量の計算方法を理解し,計算できる.
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6週 |
可逆サイクルとカルノーサイクル,エネルギの有効利用 |
カルノーサイクルを理解し,熱効率の式を導出できる.エントロピを理解し,第2法則を式で表現できる.
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7週 |
中間試験 |
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8週 |
ガスサイクルによるエネルギ変換(1) |
オットーサイクルの概念を理解し,熱効率を導出し,利用できる.
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4thQ |
9週 |
ガスサイクルによるエネルギ変換(2) |
ディーゼルサイクルの概念を理解し,熱効率を導出し,利用できる.
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10週 |
ガスサイクルによるエネルギ変換(3) |
サバテサイクルの概念を理解し,熱効率を導出し,利用できる.
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11週 |
ガスサイクルによるエネルギ変換(4) |
ブレイトンサイクルの概念を理解し,熱効率を導出し,利用できる.
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12週 |
蒸気によるエネルギ変換(1) |
蒸気(水)の性質を理解し,利用方法を把握できる.また,理想気体との違いも理解できる.
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13週 |
蒸気によるエネルギ変換(2) |
蒸気表の使い方を理解し,蒸気(水)の状態計算ができる.
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14週 |
蒸気によるエネルギ変換(3) |
ランキンサイクルの概念,熱効率の導出方法を理解できる.
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15週 |
冷凍サイクル,ヒートポンプ |
冷凍機,ヒートポンプの概念を理解し,動作係数の導出ができる.
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16週 |
学年末試験 |
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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 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 3 | |
運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 3 | |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 3 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 3 | |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
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。 | 5 | |
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。 | 5 | |
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。 | 5 | |
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。 | 5 | |
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。 | 5 | |
熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | |
サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 4 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
固体、液体および理想気体におけるエントロピーの変化量を計算できる。 | 4 | |
サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | |
熱の有効エネルギーを説明できる。 | 4 | |
水の等圧蒸発過程を説明できる。 | 4 | |
飽和蒸気、湿り蒸気、過熱蒸気の状態量を計算できる。 | 4 | |
蒸気の状態量を蒸気表および蒸気線図から読み取ることができる。 | 4 | |