到達目標
１．熱エネルギーを仕事に変換する機関におけるサイクルについて説明する事ができる。
２．燃料の燃焼により得られるエネルギーについて説明する事ができる。
３．冷凍サイクルにおけるエネルギーの変換について説明する事ができる。
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 | 熱エネルギーを仕事に変換する機関におけるサイクルについて説明する事ができる。 | 熱エネルギーを仕事に変換する機関におけるサイクルについてある程度説明する事ができる。 | 熱エネルギーを仕事に変換する機関におけるサイクルについて説明する事ができない。 |
| 評価項目2 | 燃料の燃焼により得られるエネルギーについて説明する事ができる。 | 燃料の燃焼により得られるエネルギーについてある程度説明する事ができる。 | 燃料の燃焼により得られるエネルギーについて説明する事ができない。 |
| 評価項目3 | 冷凍サイクルにおけるエネルギーの変換について説明する事ができる。 | 冷凍サイクルにおけるエネルギーの変換についてある程度説明する事ができる。 | 冷凍サイクルにおけるエネルギーの変換について説明する事ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 B-2
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学習・教育到達度目標 B-2
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教育方法等
概要:
熱力学第一法則では、「エネルギーは形態は異なるものの、その本質はまったく同じであり、相互に変換可能である。」とある。
そのうちの一つに内燃機関がある。これは、熱エネルギーを仕事に変換し人間の生活を楽なものにしている。
内燃機関ではどのような作用により仕事をえられているのかを理解する事でエネルギーの変換を理解する。
一方、冷凍サイクルでは力学的なエネルギーを使って、低温熱源から高温熱源へ熱移動を行っている。
これもエネルギーの変換の一種である。
SDGs１７のゴールのうち，7「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」，９「産業と技術革新の基盤をつくろう」，１２「つくる責任つかう責任」に関連します．
授業の進め方・方法:
中間試験前と期末試験前にポートフォリオを課す。授業はスライドによる講義形式で授業を行う。
この科目は学修単位科目のため、時間外学習の時間を含む。
事前学習として、熱力学の内容をよく復習しておく必要がある。
理想気体、熱力学第一法則、熱力学第二法則、状態変化について復習しておく事が求められる。
本科目で使用する教科書の問題をポートフォリオとして出題するが、各週ごとに関連する例題や演習問題を解く事で物理現象の理解が深まる。
注意点:
「中間試験」を４０％、「学年末試験」を４０％、「ポートフォリオ」を２０％の計１００％で採点を行う。
６０％以上を合格とする。
２回のポートフォリオは各１０点で採点し、１日提出が遅れる毎に１点ずつ減点し、また、乱筆乱文で判読しにくいものについても減点する。
採点方法はポートフォリオを実施する際に説明する。
授業の属性・履修上の区分
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 |
ガイダンス、熱力学、水力学の復習 |
熱や流体のエネルギーについて復習し説明できるようになる。
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| 2週 |
有効エネルギー(最大仕事と有効エネルギー) |
熱を仕事に変える際の最大仕事と有効エネルギーを計算する事ができる．
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| 3週 |
有効エネルギー(自由エネルギーとエクセルギー効率) |
ヘルムホルツとギブスの自由エネルギーを計算する事ができ，熱機関の熱効率とエクセルギー効率の違いを説明できる．
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| 4週 |
熱力学の一般関係式(マクスウェルの関係式・マイヤーの関係式) |
各熱力学関係式について導出することが出来，偏微分の形であらわされた状態量について説明する事ができる．
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| 5週 |
熱力学の一般関係式(ジュール-トムソン効果・クラペイロン-クラウジウスの式) |
熱力学関係式を用いてジュール-トムソン効果・クラペイロン-クラウジウスの式を説明する事ができる．
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| 6週 |
内燃機関 |
エンジンの構造について説明できるようになる。
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| 7週 |
燃料とガソリンエンジン |
燃料の分類や性能評価方法、ガソリンエンジンの特徴について説明できるようになる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
オットーサイクル |
オットーサイクルの熱効率と平均有効圧力を計算できるようになる。
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| 10週 |
ディーゼルサイクル |
ディーゼルサイクルの熱効率と平均有効圧力を計算できるようになる。
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| 11週 |
サバテサイクル |
サバテサイクルの熱効率と平均有効圧力を計算できるようになる。
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| 12週 |
燃焼工学 |
燃料の発熱量や理論混合比を計算できるようになる。
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| 13週 |
冷凍サイクル① |
冷凍の発生について説明できるようになる。
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| 14週 |
冷凍サイクル② |
蒸気圧縮式冷凍サイクルについて説明できるようになる。
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| 15週 |
学年末試験 |
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| 16週 |
学年末試験の返却と解説 |
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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 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |