熱力学

科目基礎情報

学校	和歌山工業高等専門学校	開講年度	令和08年度 (2026年度)
授業科目	熱力学
科目番号	0058	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	知能機械工学科	対象学年	3
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	例題でわかる工業熱力学（第2版），平田哲夫，田中誠，熊野寛之，森北出版株式会社，ISBN978-4-627-67342-7
担当教員	神保 佳典

到達目標

・熱力学の基本となる物理量や対象とする各種の系について理解し，熱平衡（熱力学第ゼロ法則）と状態量について説明できる．
・熱力学第一法則を理解し，閉じた系および開いた系が外界に対してなす仕事（絶対仕事，工業仕事）を，熱・内部エネルギー・エンタルピーと関連づけて説明できる．
・理想気体の状態方程式を理解し，状態量の計算や比熱と気体定数との関係について説明できる．
・理想気体の各種状態変化（等圧変化，等積変化，等温変化，断熱変化，ポリトロープ変化）を理解し，それぞれにおける熱力学的諸量を計算できる．
エンジンやタービン、冷凍機などの設計に必要な知識を習得する。

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，熱力学的現象に適用できる．	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

C-1 自然科学・情報技術に関する基礎的素養を有し、専門分野での問題解決のためにそれらを駆使できる能力を身につける。

教育方法等

概要:

多くの乗り物のエンジンや発電所のタービン，冷凍機などでは，作動流体を介して熱エネルギーと機械エネルギーを相互に変換する必要がある．本講義では，熱や仕事のやり取りによる作動流体の状態変化を考えることで，熱と力学的仕事の変換の原則を学ぶ．

授業の進め方・方法:

教科書に沿って講義を行う．授業内およびレポートにおいて，講義内容に対応した演習課題を解かせる．また，学習内容を応用した工業技術などをスライドで紹介する．

注意点:

関数電卓を持参すること．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス：熱力学への導入と到達目標，評価方法等 熱力学の基礎	閉じた系と開いた系ならびに熱と熱平衡の意味を説明できる．熱力学第ゼロ法則を説明できる．
		2週	熱力学の基礎	熱力学で用いられる物理量の定義と単位ならびに状態量（示量変数，示強変数）の意味を説明できる．
		3週	熱力学の第一法則	熱力学の第一法則（熱と仕事の授受を伴う系のエネルギー保存則）を説明できる．
		4週	熱力学の第一法則	閉じた系の熱力学第一法則を理解し，外界とやり取りする熱および絶対仕事と系の内部エネルギーの変化との関係を説明できる．p-V線図を用いて絶対仕事を説明できる．
		5週	熱力学の第一法則	開いた系の熱力学第一法則を理解し，外界とやり取りする熱および工業仕事と系のエンタルピーの変化との関係を説明できる．p-V線図を用いて工業仕事を説明できる．
		6週	復習（演習課題）	熱力学の基礎ならびに熱力学の第一法則に関する演習課題を解くことができる．
		7週	小テスト（第７週目までの到達度確認） 理想気体の性質と状態変化	小テスト（熱力学の基礎，熱力学の第一法則）を通して理解度を確認する． 理想気体の状態方程式を説明できる．
		8週	答案返却と試験問題解説 理想気体の性質と状態変化	試験問題の解説を聞いて，理解を深めること及び課題を認識することができる． 理想気体の状態方程式を用いて状態量を計算できる．理想気体における比熱と内部エネルギー及びエンタルピーの関係について説明できる．比熱と気体定数の関係（Mayerの関係）を説明できる．
	2ndQ
		9週	理想気体の性質と状態変化	理想気体の状態変化について説明できる．可逆変化と不可逆変化の違いを説明できる．
		10週	理想気体の性質と状態変化	理想気体の等温変化および等圧変化について理解し，熱力学的諸量を計算できる．
		11週	理想気体の性質と状態変化	理想気体の等積（等容）変化および断熱変化について理解し，熱力学的諸量を計算できる．
		12週	理想気体の性質と状態変化	理想気体のポリトロープ変化について理解し，熱力学的諸量を計算できる．
		13週	復習（演習課題）	理想気体の性質と状態変化に関する演習課題を解くことができる．
		14週	理想気体の性質と状態変化	混合気体の取り扱いについて説明でき，湿り空気の絶対湿度及び相対湿度を湿り空気線図より求められる．
		15週	定期試験（第１５週目までの到達度確認）
		16週	答案返却と試験問題解説	試験問題の解説を聞いて，講義全体の内容をまとめることができる． ４年次工業熱力学に向けた課題を理解することができる．

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	熱力学の基本となる物理量や対象とする各種の系について理解し、熱力学的性質について説明できる。	4	前1,前2,前6,前8
				熱力学の第一法則を理解し、各種の系について、エネルギー式を適用でき、線図を用いて各種の系の仕事について説明できる。	4	前3,前4,前5,前6,前8
				理想気体の状態方程式を理解し、状態量の計算や比熱と気体定数との関係について説明できる。	4	前7,前8,前13,前14
				理想気体の各種の状態変化を理解し、状態変化の式を用いて、熱力学的諸量を計算できる。	4	前9,前10,前11,前12,前13,前14

評価割合

	定期試験	小テスト	課題・レポート	合計
総合評価割合	40	30	30	100
基礎的能力	10	10	10	30
専門的能力	30	20	20	70