熱力学Ⅰ

科目基礎情報

学校	舞鶴工業高等専門学校	開講年度	平成28年度 (2016年度)
授業科目	熱力学Ⅰ
科目番号	0021	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	電子制御工学科	対象学年	3
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	教科書：安藤勝之，佐野洋一郎「熱工学」（オーム社）　/　教材：必要に応じて資料や練習問題を配付する。 / 補助教材：http://www.maizuru-ct.ac.jp/control/okumura/index0.html
担当教員	奥村 幸彦

到達目標

①　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。
②　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。定容比熱，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。
③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
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。
⑤　閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で説明できる。
⑥　等圧変化，等容変化，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。

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	①　熱力学で用いられる各種物理量の定義と単位を十分に説明できる。	①　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。	①　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ない。
評価項目2	②　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十分に説明できる。定容比熱，定圧比熱，比熱比および気体定数の相互関係を十分に説明できる。	②　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。定容比熱，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。	②　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ない。定容比熱，定圧比熱，比熱比および気体定数の相互関係を説明できない。
評価項目3	③　熱力学の第一法則を十分に説明できる。熱力学の第二法則を十分に説明できる。	③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。	③　熱力学の第一法則を説明できない。熱力学の第二法則を説明できない。
評価項目4	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十分に説明できる。	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　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ない。
評価項目5	⑤　閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で十分に説明できる。	⑤　閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で説明できる。	⑤　閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で説明できない。
評価項目6	⑥　等圧変化，等容変化，等温変化，断熱変化，ポリトロープ変化の意味を十分に理解し，状態量，熱，仕事を確実に計算できる。	⑥　等圧変化，等容変化，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。	⑥　等圧変化，等容変化，等温変化，断熱変化，ポリトロープ変化の意味を理解できなく，状態量，熱，仕事を計算できない。

学科の到達目標項目との関係

(B) （専門分野の基礎知識を修得し，技術の実践に応用できる。）

教育方法等

概要:

熱力学を学ぶ意義は２つある。１つめは自然現象の理解を深めるのに役立つ。もし，これから学習する内部エネルギーやエントロピーの考え方がなかったら，エネルギーは曖昧な概念でしかなかったと思う。２つめはその実用性である。熱力学は熱から取り出しうるタービンの回転仕事や電気などの最大値を明確に示してくれ，どのように熱エネルギーを利用するべきか示唆してくれるのである。

授業の進め方・方法:

授業前半は板書を中心とした講義形式で説明していく。その中で，常に皆さんに質問するのではっきりと自分の意見を述べて欲しい。授業の後半では，講義内容の理解をより深めるために演習問題を与える。解答の提出を求めます。特に演習問題は，大学の編入学試験に重点をおいたものとする。事前にシラバスを見て該当箇所を読み，疑問点を明確にしておく事が望ましい。授業ではわからない箇所を躊躇せずに質問してほしい（対話を重視しながら授業を進めます）。帰宅後は再度ノートを中心に見直し、演習問題を自力で解けるように練習を繰り返すこと。

注意点:

電卓を持ってくること。
中間、期末あわせて２回の試験（時間：50分標準）を行う。持ち込みは電卓と筆記用具を認める。
２回の試験の平均値で成績を評価する（70%）。それに加えて，リポート（3回/半期）の提出状況と演習問題の等の結果（30%）を考慮して総合的に評価する。到達目標に基づき，エンタルピー，エントロピ，仕事量，気体の状態方程式，等圧変化，等容変化，等温変化，断熱変化の理解の程度を到達度の評価基準とする。

教 員 名　奥村　幸彦
研 究 室　Ａ棟３階（Ａ-316）
内線電話　8954
e-mail: [e-mail]

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	シラバス内容の説明，エネルギー枯渇の問題とエネルギー高効率利用の話	①　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。
		2週	熱とは何か？（様々なエネルギーの質の比較）	①　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。 ②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		3週	物理量としての熱力学的変数（比熱，熱量，圧力，比容積），平衡状態	②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		4週	熱力学の第一法則とエンタルピー（熱と仕事の関係，内部エネルギー，エンタルピー）	②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		5週	熱力学の第二法則とエントロピ（熱力学の第２法則）	②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		6週	〃　　（可逆変化と不可逆変化の違い）	②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		7週	〃　　（自然現象が進行する方向に統一的な解釈を与えるエントロピ）	②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		8週	★後期中間試験
	4thQ
		9週	テストの返却，達成度確認，前半学習内容のまとめ	①　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。 ②　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。定容比熱，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。 ③　熱力学の第一法則を説明できる。熱力学の第二法則を説明できる。
		10週	実在ガスと理想ガス（＝完全ガス）との違い	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。
		11週	微視的メカニズム：分子間相互作用の存在，ボイル・シャルルの法則	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。
		12週	絶対仕事と工業仕事	⑤　閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で説明できる。
		13週	完全ガスの等圧変化，完全ガスの等容変化	⑥　等圧変化，等容変化，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。
		14週	完全ガスの等温変化，完全ガスの断熱変化	⑥　等圧変化，等容変化，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。
		15週	ポリトロープ変化（実在ガスに近づける）	⑥　等圧変化，等容変化，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。
		16週	★後期期末試験	後期期末試験返却，到達度確認

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	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。	3
				熱力学の第一法則を説明できる。	3	後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。	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。	3
				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。	3
				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。	3
				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。	3
				熱力学の第二法則を説明できる。	3
				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。	3
				固体、液体および理想気体におけるエントロピーの変化量を計算できる。	3

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	70	0	0	0	30	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	70	0	0	0	30	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0