概要:
有効数字の計算を学び、実験に備える。熱力学ではまず温度と熱が異なる概念であることを理解し、熱量、
熱容量、比熱の基本事項を習う。そして気体分子運動論を理解した後、熱力学の第1法則を学習する。
授業の進め方・方法:
本科目では、もし実験が可能であれば実験を交えながら授業を進めていく。もし実験が可能であった場合は、実験の後、実験レポートを各自、作成する。
注意点:
授業の予習・復習および演習については自学自習により取り組むことが必要である。
特に授業のあった日は、必ず各自で復習をすること。
実験レポートの締め切りは、７日後の８時５０分である。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
熱力学全般の基本概念について解説する。 |
熱力学全般の基本概念について理解できる。
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| 2週 |
有効数字の計算法を説明する。 |
有効数字の計算法が理解できる。
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| 3週 |
2つの球の衝突について説明する。 |
2つの球の衝突について理解できる。
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| 4週 |
セ氏温度、絶対温度、ジュールの実験について説明する。 |
セ氏温度、絶対温度、ジュールの実験について説明できる。
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| 5週 |
熱容量、比熱について説明する。 |
熱容量、比熱について説明できる。
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| 6週 |
もし可能実験「比熱の測定」を行う。 |
物質の比熱を測定できる。
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| 7週 |
有効数字の演習を行う。気体分子運動論の考え方を説明する。 |
有効数字が計算できる。気体分子運動論の考え方が理解できる。
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| 8週 |
絶対温度が気体分子の運動エネルギーで表されることを説明する。 |
絶対温度が気体分子の運動エネルギーで表されることが理解できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
気体分子の平均の速さを求める。 |
気体分子の平均の速さを求められる。
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| 10週 |
気体の内部エネルギーを説明する。 |
気体の内部エネルギーが理解できる。
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| 11週 |
気体の⾏う仕事、気体の得る熱量について説明する。 |
気体の⾏う仕事、気体の得る熱量について説明できる。
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| 12週 |
熱⼒学の第一法則を説明する。 |
熱力学の第⼀法則が理解できる。
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| 13週 |
等温変化、定積変化、断熱変化を解説する。 |
等温変化、定積変化、断熱変化を理解できる。
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| 14週 |
不可逆変化や熱効率を説明する。熱力学の第⼀法則に関する演習を行う。 |
不可逆変化や熱効率を理解できる。熱力学の第⼀法則に関する演習問題を解くことができる。
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| 15週 |
授業の振り返りを行う。 |
半期の授業の⽬目的や授業内容を概観できる。
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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 | 前7,前8 |
| 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 | 前1 |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 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 | 前5 |
| 動摩擦力がする仕事は、一般に熱となることを説明できる。 | 3 | 前1 |
| 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 | 前8 |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | 前10 |
| 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 | 前12,前13 |
| 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 | 前7 |
| 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 | 前14 |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 前14 |
| 物理実験 | 物理実験 | 測定機器などの取り扱い方を理解し、基本的な操作を行うことができる。 | 3 | 前6,前9 |
| 安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | 前6,前9 |
| 実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 3 | 前6,前9 |
| 熱に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 3 | 前6,前9 |
| 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 物理、化学、情報、工学における基礎的な原理や現象を明らかにするための実験手法、実験手順について説明できる。 | 3 | 前6 |
| 実験装置や測定器の操作、及び実験器具・試薬・材料の正しい取扱を身に付け、安全に実験できる。 | 3 | 前6 |
| 実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。 | 3 | 前6 |
| 実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 3 | 前6 |