到達目標
１．化学工学の物理用の単位換算および物質およびエネルギー(熱)についての収支計算ができる。
２．流体の流れと熱移動, 蒸留の単位操作に関する基本的事項の説明と計算ができる。
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 | 化学工学の物理用の単位換算および物質およびエネルギー(熱)についての収支計算を正確に解くことができる。 | 化学工学の物理用の単位換算および物質およびエネルギー(熱)についての収支計算ができる。 | 化学工学の物理用の単位換算および物質およびエネルギー(熱)についての収支計算ができない。 |
| 評価項目2 | 流体の流れと熱移動, 蒸留の単位操作に関する基本的事項が明確に説明でき、計算を正確にできる。 | 流体の流れと熱移動, 蒸留の単位操作に関する基本的事項の説明と計算ができる。 | 流体の流れと熱移動, 蒸留の単位操作に関する基本的事項の説明と計算ができない。 |
| 評価項目3 | | | |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
単位操作、物質収支、流動、伝熱、蒸留、吸収(基礎)についてまでを学ぶ。
授業の進め方・方法:
講義および演習を組み合わせて行う。
内容に応じた演習問題を課題として出し、提出を求める。
注意点:
中間および定期試験の時間は90分とし、計算機を使用して行う。
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 |
化学プロセスと化学工学について |
化学プロセスの必要性・重要性について理解する
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| 2週 |
単位操作 |
単位操作について理解する。
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| 3週 |
物理量と単位系，単位の換算 |
単位換算に関する演習問題が解けるようにする。
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| 4週 |
次元解析法 |
単位換算および次元解析法について理解する。
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| 5週 |
物質収支計算－物理的操作 |
物質収支計算(物理的操作)について理解する。
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| 6週 |
物質収支計算－反応操作 |
物質収支計算(反応操作)について理解する。
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| 7週 |
エネルギー（熱）収支計算－エンタルピー収支，物理的過程 |
物理的過程におけるエンタルピー収支について理解する。
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| 8週 |
エネルギー（熱）収支計算－エンタルピー収支，反応過程 |
化学反応過程におけるエンタルピー収支について理解する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験 |
物質収支、単位換算までの範囲を理解する。
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| 10週 |
流体の流れの物質収支，連続の式，エネルギー収支 |
流体の流れに関する物質収支について理解する。
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| 11週 |
ベルヌーイの式，機械的エネルギー収支式 |
ベルヌーイの式について理解する。
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| 12週 |
流体の流動状態，層流と乱流，円管内の流速分布 |
流体の流動状態について理解する。
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| 13週 |
流体の流動状態，層流と乱流，円管内の流速分布 |
流体の流動状態に関する演習問題が解けるようにする。
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| 14週 |
摩擦などによる流れのエネルギー損失，摩擦損失と圧力降下 |
流体に関するエネルギー損失について理解する。
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| 15週 |
摩擦以外のエネルギー損失，流体輸送機の動力 |
流体輸送機の動力について理解する。
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| 16週 |
定期試験 |
流動までの範囲を理解する。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
グラフと数式の取扱い－両対数方眼紙，方対数方眼紙，図積分法，試算法 |
グラフの基本的な読み方、描きかたについて理解する。
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| 2週 |
熱伝導による熱の移動，フーリエの法則，平板内の熱伝導 |
フーリエの法則、伝熱について理解する。
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| 3週 |
多層平板内の熱伝導，円筒状固体内の熱伝導 |
平板内の熱伝導について理解する。
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| 4週 |
対流による熱の移動，境膜伝熱係数と総括伝熱係数 |
対流伝熱について理解する。
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| 5週 |
対流による熱の移動，境膜伝熱係数と総括伝熱係数 |
境膜伝熱係数と総括伝熱係数について理解する。
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| 6週 |
熱交換器の設計計算，対数平均温度差，伝熱面積 |
熱交換器の設計について理解する。
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| 7週 |
放射による熱の移動，角関係 |
放射伝熱について理解する。
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| 8週 |
蒸留（1）－蒸留操作の原理，気液平衡関係，ラウールの法則，比揮発度 |
蒸留の原理について理解する。
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| 4thQ |
| 9週 |
蒸留（2）－単蒸留装置，回分蒸留における物質収支 |
蒸留の物質収支について理解する。
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| 10週 |
蒸留（3）－連続蒸留装置，物質収支と操作線，還流比 |
単蒸留、連続蒸留の違いについて理解する。
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| 11週 |
後期中間試験 |
伝熱までの範囲を理解する
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| 12週 |
蒸留（4）－連続蒸留装置，ｑ-線，理論段数 |
蒸留に関する作図について理解する。
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| 13週 |
蒸留（5）－多段式連続蒸留塔の設計計算，マッケーブ‐シーレ法（階段作図法） |
蒸留に関する作図および計算について理解する。
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| 14週 |
ガス吸収 ヘンリーの法則、吸収速度 |
ガス吸収現象について理解する。
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| 15週 |
ガス吸収(2) 二重境膜説、移動速度 |
二重境膜説について理解する。
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| 16週 |
定期試験 |
蒸留～ガス吸収までの範囲を理解する
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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 | 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 | 前1,前2,前3,前4 |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | 前5,前6 |
| 化学反応を伴う場合と伴わない場合のプロセスの物質収支の計算ができる。 | 4 | 前6,前7,前8 |
| 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 | 前11,前13,前14,前15 |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 4 | 前11,前12 |
| 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 | 前11,前12,前15 |
| 流体輸送の動力の計算ができる。 | 4 | 前12,前15,後1 |
| 蒸留の原理について理解できる。 | 4 | 後8,後9 |
| 単蒸留、精留・蒸留装置について理解できる。 | 4 | 後8,後9 |
| 蒸留についての計算ができる(ラウールの法則、マッケーブシール法等)。 | 4 | 後8,後9,後12,後13 |
| 基本的な抽出の目的や方法を理解し、抽出率など関係する計算ができる。 | 4 | 後10,後12 |
| 吸着や膜分離の原理・目的・方法を理解できる。 | 2 | 後14,後15 |
| バッチ式と連続式反応装置について特徴や用途を理解できる。 | 1 | 前1 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |