熱力学Ⅱ

科目基礎情報

学校	津山工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	熱力学Ⅱ
科目番号	0055	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械工学科	対象学年	4
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	金原粲ほか「専門基礎ライブラリー　熱力学　事例でわかる考え方と使い方」（実教出版）
担当教員	佐伯 文浩

到達目標

学習目的：熱エネルギーに関する基本的知識を身に付けるとともに，工学技術への応用やエネルギーの有効利用について理解を深める。

到達目標：
１．熱力学第二法則を理解し，エントロピー変化を計算できる。
２．代表的なサイクルについて説明し，熱効率・成績係数を計算できる。
３．蒸気の性質を理解し，蒸気の状態量を計算することができる。

ルーブリック

	優	良	可	不可
評価項目1	理想気体の可逆変化におけるエントロピー変化を計算でき，T-S線図で表現できる。また，可逆過程と不可逆過程の違いを熱効率やエントロピーの観点から説明できる。	理想気体の可逆変化におけるエントロピー変化を計算できる。	熱力学第二法則を身近な現象や機械と関係付けて説明ができる。また，エントロピーの定義を示すことができる。	左記に達していない。
評価項目2	カルノーサイクルおよび代表的なガスサイクルについて説明し，効率を導出できる。	カルノー熱機関の熱効率とカルノー冷凍機・ヒートポンプの成績係数を計算できる。また，代表的なガスサイクルの理論効率を計算できる。	熱効率と成績係数の定義を理解している。また，熱源とやり取りされる熱量と仕事との関係を理解している。	左記に達していない。
評価項目3	湿り蒸気の状態量の求め方と蒸気表を利用して，水の状態変化における状態量変化を計算できる。	湿り蒸気の比容積，比エンタルピー，比エントロピーを計算できる。	水の等圧蒸発過程を例に，飽和温度，潜熱，圧縮液，飽和液，湿り蒸気，乾き飽和蒸気，過熱蒸気について説明できる。また，蒸気表の見方を理解している。	左記に達していない。

教育方法等

概要:

一般・専門の別：専門

学習の分野：エネルギーと流れ

必修・履修・履修選択・選択の別：必修

基礎となる学問分野：工学／機械工学／熱工学

学科学習目標との関連：本科目は機械工学科学習目標「（２）エネルギーと流れ，材料と構造，運動と振動，設計と生産・管理，情報と計測・制御，機械とシステムに関する専門技術分野の知識を修得し，工学現象の解析や機械の設計・製作に応用できる能力を身につける。」に相当する科目である。

技術者教育プログラムとの関連：本科目が主体とする学習・教育到達目標は「（Ａ）技術に関する基礎知識の深化，Ａ－２：「材料と構造」，「運動と振動」，「エネルギーと流れ」，「情報と計測･制御」，「設計と生産・管理」，「機械とシステム」に関する専門技術分野の知識を修得し，説明できること」である。

授業の概要：本科目は基礎科学に対応する学問であり，科学的思考を養う。熱エネルギーと仕事の相互変換および物質の状態変化の基礎について，工学技術への応用も考慮して解説する。

授業の進め方・方法:

授業の方法：授業は板書を中心に進め，できるだけ丁寧に解説を行う。また，多くの演習問題を通して基礎理論の理解が深まるように配慮する。本科目は後期開講科目である。

成績評価方法：２回の定期試験の成績を同等に評価し（定期試験７０％），これに演習と時間外の課題（３０％）を加えた総合評価とする。試験には，教科書，ノートの持ち込みは許可しない。成績が６０点未満の学生に対して再試験を実施する場合がある。その場合，定期試験と再試験の平均点を試験分として成績を再評価する。ただし，再評価による成績の上限は６０点とする。なお，再試験の実施および受験資格は，該当者の学習態度を踏まえて判断する。

注意点:

履修上の注意：本科目は「授業時間外の学習を必修とする科目」である。１単位あたり授業時間として１５単位時間開講するが，これ以外に３０単位時間の学習が必修となる。これらの学習については担当教員の指示に従うこと。必修科目であり，課程修了には履修（欠課時間数が所定授業時間数の３分の１以下）が必須となる。

履修のアドバイス：熱力学は機械工学の基盤をなす重要な力学の１つである。基礎科目の内容をしっかり理解しておくことが望ましい。

基礎科目：物理Ⅱ（２年），微分積分Ⅰ（２），微分積分Ⅱ（３）

関連科目：熱力学Ⅰ（４年），流体工学Ⅰ，Ⅱ（４），熱機関（５），流体機械（５），伝熱工学（５），エネルギーシステム工学（専１），流体力学（専２）

受講上のアドバイス：暗記ではなく，知識を積み上げながら理解することが重要である。演習や課題には意欲的に取り組み，自ら考え理解を深めること。前期の熱力学Ｉの知識が前提となるため，必要に応じて復習すること。１単位時間の半分を越える遅刻・早退は欠課とみなす。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンス，熱力学第二法則の基本概念〔不可逆変化，熱機関と熱効率，冷凍機・ヒートポンプと成績係数〕 熱力学第二法則の基本概念に関する課題	身近な不可逆変化を例示できる．また，熱機関の熱効率，冷凍機・ヒートポンプの成績係数を定義を理解する．
		2週	カルノーサイクル〔カルノーサイクルの熱効率，逆カルノーサイクルの成績係数〕 カルノーサイクルに関する課題	カルノーサイクルについて理解し，熱効率および成績係数に関する基礎的な問題を解くことができる．
		3週	エントロピー１〔不可逆サイクルの熱効率，エントロピーの定義〕	可逆サイクルと不可逆サイクルの違いを理解する．また，エントロピーの定義を理解する．
		4週	エントロピー２〔可逆変化におけるエントロピー変化〕 エントロピーに関する課題１	可逆変化におけるエントロピー変化を理解する．
		5週	エントロピー３〔理想気体のエントロピー変化〕 エントロピーに関する課題２	理想気体のエントロピー変化を理解する．
		6週	エントロピー４〔不可逆変化におけるエントロピー変化〕	不可逆変化におけるエントロピー変化を理解する．
		7週	有効エネルギー〔有効エネルギーと無効エネルギー〕 有効エネルギーに関する課題	有効エネルギーと無効エネルギーの定義を理解する．
		8週	後期中間試験
	4thQ
		9週	後期中間試験の返却と解答解説
		10週	蒸気１〔湿り蒸気の状態量〕 蒸気に関する課題１	相変化について理解する．また，蒸気表を用いて湿り蒸気の状態量を求めることができる．
		11週	蒸気２〔潜熱，相変化におけるエントロピー変化〕 蒸気に関する課題２	潜熱および相変化におけるエントロピー変化について理解する．
		12週	蒸気３〔蒸気の状態変化〕 蒸気に関する課題３	相変化による状態量変化に関する基礎的な問題を解くことができる．
		13週	ガスサイクル１〔オットーサイクル〕 ガスサイクルに関する課題１	オットーサイクルについて理解する．
		14週	ガスサイクル２〔ディーゼルサイクル〕 ガスサイクルに関する課題２	ディーゼルサイクルについて理解する．
		15週	後期末試験
		16週	後期末試験の返却と解答解説

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	70	30	100
分野横断的能力	0	0	0