熱力学Ⅰ

科目基礎情報

学校 岐阜工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 熱力学Ⅰ
科目番号 0080 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 工業熱力学(丸茂栄佑・木本恭司、コロナ社) / わかりやすい熱力学(一色尚次・北山直方共著、森北出版), JSMEテキストシリーズ:熱力学(日本機械学会編、丸善)
担当教員 山本 高久

目的・到達目標

以下の項目を到達目標とする。
① 熱力学第1法則(エネルギー式を含む)から熱と仕事の関係を理解し、応用して問題に対処できる。
② 理想気体の性質、および基本的状態変化を理解し、熱量および仕事量を計算できる。
③ 熱力学第2法則の意味(エネルギーの移動・方向性)を理解し、エントロピーを計算できる
④ 水の性質を理解し、飽和表、および圧縮水と過熱蒸気の表、そして蒸気線図を利用して問題に対処できる。
岐阜高専ディプロマポリシー:(D)

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熱力学第1法則(エネルギー式を含む)から熱と仕事の関係を説明し、これを応用した問題を正確に解くことができる。熱力学第1法則(エネルギー式を含む)から熱と仕事の関係を説明し、これを応用した問題を解くことができる。熱力学第1法則(エネルギー式を含む)から熱と仕事の関係を説明できず、これを応用した問題を解くことができない。
評価項目2理想気体の性質、および基本的状態変化を説明し、熱量および仕事量を求める問題を正確に解くことができる。理想気体の性質、および基本的状態変化を説明し、熱量および仕事量を求める問題を解くことができる。理想気体の性質、および基本的状態変化を説明できず、熱量および仕事量を求める問題を解くことができない。
評価項目3熱力学第2法則の意味(エネルギーの移動・方向性)を説明し、エントロピーを求める問題を正確に解くことができる。熱力学第2法則の意味(エネルギーの移動・方向性)を説明し、エントロピーを求める問題を解くことができる。熱力学第2法則の意味(エネルギーの移動・方向性)を説明できず、エントロピーを求める問題を解くことができない。
評価項目4水の性質を説明し、飽和表、および圧縮水と過熱蒸気の表、そして蒸気線図を利用した問題を正確に解くことができる。水の性質を説明し、飽和表、および圧縮水と過熱蒸気の表、そして蒸気線図を利用した問題を解くことができる。水の性質を説明できず、飽和表、および圧縮水と過熱蒸気の表、そして蒸気線図を利用した問題を解くことができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
本授業では、1,2,3学年で学ぶ物理の知識や1,2学年で学ぶ化学の知識を基に、熱力学に関する知識を身に着ける。
※実務との関係
この科目は企業で半導体デバイス製造における熱プロセス技術を担当していた教員が、その経験を活かし、熱および物質の輸送現象やそれに伴う力学的仕事について講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方と授業内容・方法:
授業は、教科書と板書を中心に行うので、各自学習ノートを充実させること。
英語導入計画:Technical terms
注意点:
1,2,3学年に学習した物理のうち特に仕事とエネルギー、1,2学年で学習した化学のうち特に気体の状態方程式と物質量について、十分に復習しておくこと。
学習・教育目標:(D-4)100% 

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 熱力学を学ぶ意義・閉じた系と開いた系
(ALのレベルC)
熱力学を学ぶ意義・閉じた系と開いた系に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
2週 熱と熱平衡
(ALのレベルC)
熱と熱平衡に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
3週 単位と記号および状態量と非状態量
(ALのレベルC)
単位と記号および状態量と非状態量に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
4週 熱と仕事
(ALのレベルC)
熱と仕事に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
5週 絶対仕事および閉じた系の熱力学第一法則
(ALのレベルC)
絶対仕事および閉じた系の熱力学第一法則に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
6週 工業仕事および開いた系の熱力学第一法則
(ALのレベルC)
工業仕事および開いた系の熱力学第一法則に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
7週 総合演習(1)(ALのレベルB) 熱力学の基本的事項および仕事に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
8週 中間のまとめ 中間のまとめ
2ndQ
9週 理想気体の状態方程式
(ALのレベルC)
理想気体の状態方程式に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
10週 比熱・内部エネルギーおよびエンタルピー
(ALのレベルC)
比熱・内部エネルギーおよびエンタルピーに関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
11週 理想気体の状態変化
(ALのレベルC)
理想気体の状態変化に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
12週 理想気体の可逆変化・不可逆変化
(ALのレベルC)
理想気体の可逆変化・不可逆変化に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
13週 混合気体
(ALのレベルC)
混合気体に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
14週 総合演習(2)(ALのレベルB) 理想気体に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
15週 前期期末試験 前期期末試験
16週 期末試験の解答の解説と前期のまとめ
(ALのレベルC)
熱力学の基本的事項(熱と仕事の関係)および、理想気体に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
後期
3rdQ
1週 熱力学第二法則の表現
(ALのレベルC)
熱力学第二法則の表現に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
2週 可逆サイクルの熱効率
(ALのレベルC)
可逆サイクルの熱効率に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
3週 カルノーサイクル
(ALのレベルC)
カルノーサイクルに関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
4週 クラウジウス積分
(ALのレベルC)
クラウジウス積分に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
5週 エントロピー(1)
(ALのレベルC)
エントロピー(1)に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
6週 エントロピー(2)
(ALのレベルC)
エントロピー(2)に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
7週 総合演習(3)(ALのレベルB) 熱力学第二法則とエントロピーに関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
8週 中間試験 中間試験
4thQ
9週 蒸気の一般的性質
(ALのレベルC)
蒸気の一般的性質に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
10週 蒸気の状態変化および蒸気線図
(ALのレベルC)
蒸気の状態変化および蒸気線図に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
11週 実在気体の状態式
(ALのレベルC)
実在気体の状態式に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
12週 蒸気に関する計算方法(1)
(ALのレベルC)
蒸気に関する計算方法(1)に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
13週 蒸気に関する計算方法(2)
(ALのレベルC)
蒸気に関する計算方法(2)に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
14週 総合演習(4)(ALのレベルB)
(ALのレベルC)
蒸気に関して理解できる。
(授業外学習・事前) 配布資料をについて調査しておく(約1時間)
(授業外学習・事後)講義内容の要約を作成し、演習問題を解く(約2時間)
15週 後期期末試験 後期期末試験
16週 期末試験の解答の解説と後期のまとめ 熱力学第二法則および蒸気に関して理解できる。

評価割合

試験課題合計
総合評価割合7030100
得点7030100