到達目標
熱力学は、自然界の物理現象を記述する基礎学科の1つとして重要であるばかりでなく、機械工学を学ぶ学生にとっても必須である。自動車や航空機などの輪送機械、発電所などの動力プラントのエネルギー機器・システム、熱・流体機器の設計には熱力学が不可欠である。本講義は、熱力学で用いられる各種物理量の定義と単位を理解し、計算できる能力を目標とする。
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 |
熱力学の基礎について説明し、問題を解決することができる。 | 熱力学の基礎を説明し、問題を解決できる。 | 熱力学の基礎を説明できる。 | 熱力学の基礎を説明できない。 |
熱力学の各種物理量の定義と単位を説明し、問題を解決することができる。 | 熱力学の各種物理量の定義と単位を説明し、問題を解決できる。 | 熱力学の各種物理量の定義と単位を説明できる。 | 熱力学の各種物理量の定義と単位を説明できない。 |
仕事、状態変化をp-v線図とT-s線図を用いて表現し、説明することができる。 | 仕事、状態変化をp-vとT-s線図で説明できる。 | 仕事、状態変化をp-vとT-s線図で表現できる。 | 仕事、状態変化をp-vとT-s線図で表せない。 |
学科の到達目標項目との関係
専門 A1
説明
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専門 A2
説明
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専門 E1
説明
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教育方法等
概要:
関連する専門科目も合わせて学習すること(応用物理、化学、流体力学)。
授業の進め方・方法:
注意点:
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
熱力学ガイダンス、温度 |
摂氏温度から華氏温度に変化する計算ができる。
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2週 |
比熱 |
比熱の物理的意味を理解し、説明できる。
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3週 |
熱量 |
熱量、比熱の定義と単位を説明できる。それぞれの式を使って計算できる。
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4週 |
圧力 |
圧力の定義と単位を説明できる。式を使って計算できる。
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5週 |
仕事 |
仕事の定義と単位を説明できる。
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6週 |
絶対仕事 |
絶対仕事の定義と単位を説明できる。式を使って計算できる。
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7週 |
工業仕事 |
工業仕事の定義と単位を説明できる。式を使って計算できる。
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8週 |
中間試験 |
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2ndQ |
9週 |
熱力学の第一法則 |
熱力学第一法則を説明できる。
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10週 |
エネルギー保存則 |
エネルギー法則を説明できる。
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11週 |
閉じた系のエネルギー式と内部 エネルギー |
閉じた系ついて、エネルギー式を用いて、内部エネルギーを計算できる。仕事量をp-V線図で説明できる。
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12週 |
開いた系のエネルギー式と エンタルピー |
開いた系について、エネルギー式を用いて、エンタルピーを計算できる。仕事量をp-V線図で説明できる。
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13週 |
定常流動系のエネルギー式 |
定常流動系について説明できる。定常流動系のエネルギー式を用いて計算できる。
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14週 |
完全ガスの状態式 |
完全ガスの圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。
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15週 |
完全ガスの内部エネルギー |
ジュールの実験を理解できる。
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
完全ガスの比熱 |
定容比熱、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。マイヤーの式を理解できる。
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2週 |
完全ガスの熱力学の第一法則の式 |
完全ガスの熱力学の第一法則の式を理解し、書けるようになる。
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3週 |
混合ガス |
混合ガスについて理解できる。ダルトンの法則を説明できる。
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4週 |
完全ガスの分子運動論 |
完全ガスの分子運動について説明できる。
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5週 |
等温変化 |
等温変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。
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6週 |
等容変化 |
等容変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。
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7週 |
等圧変化 |
等圧変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。
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8週 |
中間試験 |
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4thQ |
9週 |
断熱変化 |
断熱変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。
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10週 |
ポリとロープ変化 |
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。
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11週 |
熱力学の第二法則 |
熱力学第二法則を説明できる。
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12週 |
カルノーサイクル |
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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13週 |
エントロピー、可逆変化と不可逆変化 |
エントロピーについて理解し、可逆変化と不可逆変化について説明できる。
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14週 |
p-v線図とT-s線図 |
T-s線図で表現できる。
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15週 |
熱の有効エネルギー |
熱の有効エネルギーについて理解し、説明できる。
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16週 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | レポート | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 10 | 10 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 10 | 10 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |