概要:
熱力学は機械工学において重要な科目の一つである。本講義では，熱力学の基礎的事項を理解し，熱に関する工学的知識を学ぶ。さらに熱力学第一法則，第二法則における熱エネルギーの特性を理解し，基本サイクルの解析に発展させる能力を習得する。
授業の進め方・方法:
・授業は板書を用いた講義を中心とし、各章ごとの演習課題を実施する。理解を深めるためには、授業中の質疑やオフィスアワーを利用すること。
注意点:
・各試験においては達成目標に即した内容を出題する。試験問題のレベルは教科書および授業ノートと同程度とする。合格点は60点以上とする。
・本科目は、物理Ⅰ（2年）、物理Ⅱ（3年）、応用物理Ⅰ（3年）、材料力学Ⅰ（3年）、工業力学（3年）の学習内容を用いるので適宜復習しておくことが望ましい。
また、本科目は5年熱力演習、専攻科科目である流体機械の基礎となる教科である。
・感染症対策として,e-ラーニング形式の遠隔講義で実施する可能性もある。
なお，「不可」となった学生に対しては，１回のみ再試験を実施する。
ただし，未提出の課題がある者については再試験を行わない。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
熱力学の基礎的事項
(温度） |
熱力学で扱う物理量を扱うことができる。（温度）
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| 2週 |
熱力学の基礎的事項
(圧力、比容積） |
熱力学で扱う物理量を扱うことができる。（圧力、比容積）
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| 3週 |
熱力学の基礎的事項
(熱量、比熱） |
熱力学で扱う物理量を扱うことができる。（熱量、比熱）
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| 4週 |
熱と仕事の関係 |
熱と仕事の関係を理解できる。
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| 5週 |
内部エネルギー |
内部エネルギーについて理解できる。
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| 6週 |
熱力学の第一法則 |
熱力学第一法則を式で表すことができる。
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| 7週 |
エンタルピー |
エンタルピーと内部エネルギーと仕事の関係を理解できる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱力学の第二法則と熱効率 |
熱力学の第二法則を理解できる。更に、サイクルと熱効率の関係を理解できる。
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| 10週 |
エントロピー |
エントロピーについて理解できる。
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| 11週 |
理想気体 |
理想気体の状態式を説明できる。
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| 12週 |
一般ガス定数と比熱 |
一般ガス定数を用いて理想気体の状態式を説明できる。
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| 13週 |
理想気体の比熱 |
定容、低圧比熱を説明できる。
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| 14週 |
理想気体の混合 |
理想気体の混合ガスについて説明できる。
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| 15週 |
理想気体の仕事 |
理想気体の仕事（絶対仕事、工業仕事）について説明できる。ＰＶ線図について説明できる。
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| 16週 |
前期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
理想気体の状態変化 |
等圧変化について説明できる。
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| 2週 |
理想気体の状態変化 |
等積、等温変化について説明できる。
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| 3週 |
理想気体の状態変化 |
断熱、ポリトロープ変化についてできる。
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| 4週 |
理想気体の状態変化 |
理想気体のエントロピーについで説明できる。ＴＳ線図について説明できる。
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| 5週 |
後期中間試験 |
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| 6週 |
ガスサイクル |
カルノーサイクル、オットーサイクルの状態変化を理解し熱効率を計算できる。
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| 7週 |
ガスサイクル |
ディーゼルサイクルの状態変化を理解し熱効率を計算できる。
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| 8週 |
ガスサイクル |
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。
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| 4thQ |
| 9週 |
ガスサイクル |
サバテサイクルの状態変化を理解し熱効率を計算できる。
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| 10週 |
ガスサイクル |
ブレイトンサイクルの状態変化を理解し熱効率を計算できる。
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| 11週 |
蒸気の基本的性質 |
蒸気の状態変化について説明できる。
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| 12週 |
蒸気の基本的性質 |
飽和蒸気、湿り、過熱蒸気を計算できる。
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| 13週 |
蒸気の基本的性質 |
蒸気表と蒸気線図について説明できる。
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| 14週 |
蒸気機関のサイクル |
ランキンサイクルについて説明できる。
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| 15週 |
学年末試験 |
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| 16週 |
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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 | |
| 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 | 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 3 | |
| 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 | 前1,前2,前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。 | 4 | 前15 |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 4 | 前6 |
| 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 | 前5,前7 |
| 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 | 前15 |
| 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 | 前11,前12 |
| 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 | 前13 |
| 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 | 前7,前8 |
| 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 | 後1,後2,後3,後4 |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 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 | 前9,後6,後7,後8,後9,後10 |
| 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 | 前10 |
| 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 | 前10 |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | 後4 |