熱力学の基礎を用いて、熱エネルギーを動力とするエンジン、タービン、冷凍機に関する基礎理論を数式を用いて理解する。実際のエンジン設計問題について、数値を計算できるようにする。
熱機関、冷凍機、暖房機など、熱エネルギーの移動によって動作する機関の性能評価を行うための基礎知識を有すること。またエネルギーと仕事というものは等価なものということを、本質的に理解できていること。
(1)各種熱サイクルの基礎理論を理解する。
(2)各種熱サイクルの性能評価が出来る。
(3)エネルギーと仕事の関係を理解する。
概要:
・各種熱サイクルの基礎理論を理解する。
・内燃機関、外燃機関、冷凍機の各サイクルの原理を中心として熱機関全般の学習を行う。
授業の進め方・方法:
・講義で理解できないところは質問等で補うこと。
注意点:
・レポート等の宿題を課した場合、指定の期日までに提出すること。(期日遅れは減点対象とする)
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 | 熱力学の第一法則を説明できる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
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。 | 2 | |
サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 2 | |
カルノーサイクルの状態変化を理解し、熱効率を計算できる。 | 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。 | 2 | |
サイクルをT-s線図で表現できる。 | 3 | |
熱の有効エネルギーを説明できる。 | 3 | |
水の等圧蒸発過程を説明できる。 | 3 | |
飽和蒸気、湿り蒸気、過熱蒸気の状態量を計算できる。 | 3 | |
蒸気の状態量を蒸気表および蒸気線図から読み取ることができる。 | 3 | |