到達目標
①熱力学で取り扱う物理量について理解し、それらを用いた計算ができる。
②内部エネルギ、エンタルピ、エントロピについて本質的に理解できるようになる。
③完全ガスの性質について理解し、完全ガスの状態変化による状態量の変化を求めることができる。
④蒸気の性質について理解し、その状態量を計算できるようになる。
⑤熱エネルギーから速度エネルギーへの変換についてりかいする。
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 |
| 評価項目1 | 各授業項目の内容を理解し、応用できる。 | 各授業項目の内容を理解している。 | 各授業項目の内容を理解していない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
エネルギーの形態の変化や変換、および熱の授受に伴う物質の形態や状態変化の関係を数式をもとにして理解を深め、熱機関などに共通した熱力学上の基礎的な理論を理解する。
この科目は，企業で主に冷凍機および冷凍回路の開発・設計を担当した教員が，その経験を生かし，熱力学の基本的な内容について授業を行う．
授業の進め方・方法:
中間・期末試験は50分間の試験を実施する．中間試験は授業中に実施する．
定期試験80％、課題20％で評価し、60点以上を合格とする。
注意点:
熱力学は熱工学、熱エネルギー工学の基礎となる学問であるので、十分に復習を行い理解を深めておくこと。また、教科書にある問題を自分で解き、計算能力を高めておくこと。
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 |
熱力学とは |
熱力学の意義と歴史的背景
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| 2週 |
熱力学で取り扱う物理量Ⅰ |
温度と圧力
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| 3週 |
熱力学で取り扱う物理量Ⅱ |
熱量と比熱
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| 4週 |
熱力学の第一法則Ⅰ |
熱と仕事との関係、内部エネルギ
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| 5週 |
熱力学の第一法則Ⅱ |
物体のする仕事
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| 6週 |
熱力学の第一法則Ⅲ |
可逆過程と不可逆過程
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| 7週 |
熱力学の第一法則Ⅳ |
熱力学の第一法則と熱力学第一基礎式
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| 8週 |
熱力学の第一法則Ⅴ |
エンタルピと熱力学第二基礎式
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱力学の第二法則Ⅰ |
熱の移動方向
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| 10週 |
熱力学の第二法則Ⅱ |
サイクルと熱効率
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| 11週 |
熱力学の第二法則Ⅲ |
可逆サイクルの熱効率
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| 12週 |
熱力学の第二法則Ⅳ |
クロージウス積分とエントロピ
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| 13週 |
有効エネルギーⅠ |
有効エネルギーと無効エネルギー
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| 14週 |
有効エネルギーⅡ |
エクセルギー効率
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| 15週 |
総合演習 |
総合演習
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
完全ガスⅠ |
実在ガスと完全ガス
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| 2週 |
完全ガスⅡ |
完全ガスの状態方程式
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| 3週 |
完全ガスⅢ |
混合ガスとダルトンの法則
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| 4週 |
完全ガスの状態変化Ⅰ |
ガスのする仕事と熱の出入
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| 5週 |
完全ガスの状態変化Ⅱ |
定圧変化、定積変化、等温変化
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| 6週 |
完全ガスの状態変化Ⅲ |
断熱変化
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| 7週 |
完全ガスの状態変化Ⅳ |
ポリトロープ変化
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| 8週 |
完全ガスの状態変化Ⅴ |
カルノーサイクルの熱効率エントロピの変化量
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| 4thQ |
| 9週 |
蒸気Ⅰ |
水の状態変化
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| 10週 |
蒸気Ⅱ |
湿り蒸気とその状態量
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| 11週 |
蒸気Ⅲ |
蒸気表と蒸気線図
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| 12週 |
熱エネルギーから速度エネルギーへの変換Ⅰ |
ガスの一次元流れ
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| 13週 |
熱エネルギーから速度エネルギーへの変換Ⅱ |
先細ノズル
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| 14週 |
熱エネルギーから速度エネルギーへの変換Ⅲ |
末広ノズル
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| 15週 |
総合演習 |
総合演習
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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 | 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |