熱力学の基礎事項を学び，熱機関サイクルによって熱のエネルギーから仕事のエネルギーを取り出す原理を理解し，ガスサイクルの原理を理解する。またそれぞれの熱効率，作動係数の求め方を理解し，実際の設計開発に適用できるような応用力を身につける。
概要:
温度と熱，熱力学第一法則，第二法則，気体の状態変化，蒸気の性質，熱機関，カルノーサイクル，作動機械の動作原理について理解を行い，性能の指標となる熱効率，作動係数の求め方を学びながら，自動車のエンジンやガスタービン，蒸気タービンなどの機器の設計開発に必要な基礎理論を理解する。
授業の進め方・方法:
現象の理解とイメージ構築を第一目標とし，それに関連した基礎式の説明を行う。例題の解き方を解説し，演習問題を配布して実践的な力を身につける。
なお、この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習として、予習・復習を行うこと。
注意点:
単元ごとに演習問題を配布する。関数電卓を持参すること。
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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 |
「系」の概念や作動流体（物質）の圧力，温度，容積などの状態量についての基本概念を理解する。
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| 2週 |
熱力学第一法則 (1) |
熱力学第一法則（エネルギー保存の法則）を説明でき，それに基づいて閉じた系の絶対仕事を計算できる。
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| 3週 |
熱力学第一法則 (2) |
開いた系の熱力学第二法則を理解し，内部エネルギーとエンタルピーの変化量を計算できる。
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| 4週 |
理想気体 |
理想気体の状態式と状態変化について説明できる。
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| 5週 |
理想気体の状態変化 (1) |
理想気体の等温変化，等圧変化，等容変化を理解し，変化量，熱量，仕事を計算できる。
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| 6週 |
理想気体の状態変化 (2) |
理想気体の断熱変化，ポリトロープ変化を理解し，変化量，熱量，仕事を計算できる。
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| 7週 |
熱力学第二法則 (1) |
カルノーサイクルの状態変化を理解し，熱機関の熱効率を計算できる。
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| 8週 |
中間試験 |
第7週までの 到達目標の達成度を確認する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱力学第二法則 (2) |
エントロピーを理解し，その変化量を計算できる。
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| 10週 |
ガスサイクル (1) |
熱機関の概要を理解し，オットーサイクルの熱効率を求めることができる。
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| 11週 |
ガスサイクル (2) |
ディーゼルサイクルとブレイトンサイクルの熱効率を求めることができる。
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| 12週 |
蒸気 (1) |
蒸気の一般的性質を理解し，飽和蒸気，湿り蒸気，過熱蒸気の状態量を計算できる。
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| 13週 |
蒸気 (2) |
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。
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| 14週 |
蒸気タービンのサイクル (1) |
ランキンサイクルの動作原理を理解し，理論熱効率の計算方法を説明できる。
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| 15週 |
蒸気タービンのサイクル (2) |
与えられた条件からランキンサイクルの理論熱効率，状態量を計算することができる。
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| 16週 |
期末試験 |
第9～15週までの 到達目標の達成度を確認する。
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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 | 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 | 前1 |
| 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1 |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 4 | 前2 |
| 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2 |
| 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3 |
| 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4,前12,前13 |
| 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。 | 4 | 前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。 | 4 | 前6,前12,前13 |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | 前7 |
| 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7,前10,前11,前14,前15 |
| 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7 |
| 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9 |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | 前9 |