到達目標
1.熱力学の第１法則および第２法則を説明できる。
2.各種熱機関やカルノーサイクルなどの熱効率を求め，可逆変化・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.スターリングサイクルについて説明し，熱効率や実際のスターリングエンジンの図面寸法からP-V線図を作図できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベル | 標準的な到達レベル | 最低限の到達レベル |
| 到達目標1 | 熱力学の第1法則及び第2法則を自分の言葉で説明でき、各状態量を求めることができる。 | 熱力学の第1法則及び第2法則を自分の言葉で説明できる。 | 熱力学の第1法則及び第2法則を教科書を見ながら説明できる。 |
| 到達目標2 | カルノーサイクルおよび各種サイクルの熱効率を求め，可逆変化・不可逆変化におけるエントロピーの変化を説明できる。 | カルノーサイクルおよび各種サイクルの熱効率を求めることができる。 | カルノーサイクルの熱効率の求める計算式と概念を説明することができる。 |
| 到達目標3 | スターリングサイクルを理解し，その効率や性能を高める方策を説明できる。 | スターリングサイクルについて説明し，熱効率や実際のスターリングエンジンの図面寸法からP-V線図の作図や仕事・動力を計算できる． | スターリングサイクルについて教科書を見ながら説明し，熱効率を計算できる． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
この科目は，スノーモービルのエンジン設計を担当していた教員が，その経験を活かし「熱力学」で教授された基本事項と熱力学第１法則，理想気体の状態方程式を用いて，圧力・体積・温度・熱量・仕事の計算手法および熱機関やカルノーサイクルの熱効率，さらには具体的な熱機関であるスターリングサイクルに関する行程とP-V線図の作図を行うことで，熱力学の理解と実践力の習得を目的として，講義形式（一部演習）で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
前期に履修した熱力学の内容について，復習と計算問題をこなし，熱力学の第２法則やカルノーサイクルやエントロピーおよび実応用として低学年で部品製作した具体的なスターリングエンジンサイクルを学ぶ．演習問題に解答しながら理解を深める。【授業時間３０時間＋自学自習時間６０時間】
この科目は学修単位科目のため，事前・事後学習としてレポートやオンラインテストを実施します．
注意点:
熱力学の知識をより深めるために、具体的に問題をできるだけ数多く解いてみる。講義内容は，基本事項を教授したあとで，教員が作成した演習問題について、学生がチームで討論内容や計算結果を発表するアクティブラーニング形式をとる。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
1.熱力学の基礎復習 |
（１）熱力学の単位系を説明でき，温度や比熱などを計算で求めることができる。
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| 2週 |
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（２） 仕事、内部エネルギーとエンタルピの関係，熱力学の第１法則を説明でき，計算できる。
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| 3週 |
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（３）理想気体の法則を理解し、計算できる。
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| 4週 |
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（４）一般ガス定数の定義を説明でき、計算できる。
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| 5週 |
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（５）理想気体の状態変化について理解し、仕事、熱量等を計算できる。
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| 6週 |
2.熱力学の第２法則 |
（１）熱力学の第２法則を説明できる。
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| 7週 |
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（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．
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| 8週 |
【中間試験】 |
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| 4thQ |
| 9週 |
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（３） 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．
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| 10週 |
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（４） 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。
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| 11週 |
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（５） サイクルをT-s線図で表現できる。
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| 12週 |
3.スターリングサイクル（実用機関）
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（１）スターリングサイクルが説明できる。
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| 13週 |
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（２）実際のβ形スターリングエンジンのP-V線図を作図する諸量の計算ができる。
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| 14週 |
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（３）実際のβ形スターリングエンジンのP-V線図を作図できる。
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| 15週 |
【定期試験】 |
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| 16週 |
【答案返却】
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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 | 後1 |
| 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 | 後1 |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 4 | 後2 |
| 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 | 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。 | 4 | 後2 |
| 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 | 後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。 | 4 | 後4 |
| 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 | 後4 |
| 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 | 後5 |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | 後6 |
| サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 4 | 後7 |
| 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。 | 4 | 後9 |
| 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。 | 4 | 後10 |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | 後11 |
評価割合
| 定期試験 | 小テスト | ポートフォリオ | 発表・取り組み姿勢 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 0 | 50 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 50 | 0 | 50 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |