到達目標
気体と熱に関する基本的な状態量を理解し、計算が行えるようになる。熱量、仕事、内部エネルギーやエンタルピーについて理解し、熱力学第一法則についてその意味・適用方法を習得する。
あらゆる機械には必ず発熱部分が存在し，その熱をどのように処理するかという問題が必ず付きまとう．そのような課題に取り組むにあたり，熱力学や伝熱学の基礎は最も重要な科目である．
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 | 専門用語や公式を理解し，熱力学的現象に当てはめることができる． | 専門用語を理解している． | 専門用語を理解できていない． |
| 評価項目２ | 熱力学的現象を論理的に説明できる． | 公式を使って熱力学的物理量を計算できる． | 熱力学的現象に対して公式を当てはめられない． |
| 評価項目３ | 応用問題が解ける． | 基本的な演習問題が解ける． | 基本的な演習問題が解けない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
熱力学で使われる基本的な物理量である熱エネルギーと仕事，そして，それらを伝える作動流体の状態変化について学習する。これらの理論が，熱を仕事に転化する機械（熱機関）にどのように応用されるかについても学習する。特に，多くの乗り物のエンジンや発電所のボイラー，冷凍機など，様々な熱機関の基礎となる状態変化について学ぶことは，将来，機械技術者として研究開発，製造，品質管理などの仕事に従事する際に大いに役立つものと期待される．
授業の進め方・方法:
言葉の定義や、数式とその意味、図に至るまで、全てノートに書き込ませる。分かりにくいところは簡単な演習問題を行う。幾つかの章をまとめて演習問題を実施するが、解法のポイントを必ず示す。レポート課題を通して、問題解法のための計算以外の知識を習得させる。例えば、歴史的に有名な実験の正確なスケッチとその内容を説明することなどを課題とする。
注意点:
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
オリエンテーション
温度、熱量についての説明 |
半年間の授業の流れと、試験とレポートの採点配分を理解する。温度と熱量を理解する。
|
| 2週 |
比熱、熱容量、潜熱、顕熱についての説明 |
比熱、熱容量、潜熱、顕熱の意味を理解する。
|
| 3週 |
圧力、仕事 |
圧力と仕事の意味を理解する。
|
| 4週 |
絶対仕事と工業仕事 |
絶対仕事と工業仕事の意味を理解する。
|
| 5週 |
ジュールの実験、エネルギー保存則 |
ジュールの実験とエネルギー保存則を理解する。
|
| 6週 |
閉じた系のエネルギー式，開いた系のエネルギー式 |
閉じた系のエネルギー式を理解する。
|
| 7週 |
エンタルピー、定常流動系の式 |
開いた系のエネルギー式とエンタルピーを理解する。
|
| 8週 |
完全ガスの状態式、内部エネルギー、定容比熱・定圧比熱 |
完全ガスの状態式、内部エネルギー、定容比熱・定圧比熱を理解する。
|
| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験 |
問題の意味と解法を理解する．
|
| 10週 |
試験返却、まとめ |
試験解答を通して、理解を深める。
|
| 11週 |
完全ガスの第１法則、混合ガス |
完全ガスの第１法則、混合ガスを理解する。
|
| 12週 |
完全ガスの状態変化 等温変化、等容変化、等圧変化 |
完全ガスの状態変化 等温変化、等容変化、等圧変化を理解する。
|
| 13週 |
断熱変化 |
断熱変化を理解する。
|
| 14週 |
ポリトロープ変化 |
ポリトロープ変化を理解する。
|
| 15週 |
復習と演習問題 |
演習問題を通して、今までの内容を整理する。
|
| 16週 |
|
|
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。 | 4 | 前1,前2,前3,前4 |
| 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6,前7 |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 4 | 前5 |
| 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4,前6,前7,前9 |
| 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6,前7 |
| 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11 |
| 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2,前11 |
| 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9,前11 |
| 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12,前13,前14 |
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |