到達目標
(1) 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．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．（定期試験と課題）
(2) 熱力学の第一法則を説明できる．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．閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で説明できる．（定期試験と課題）
(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．等積比熱，等圧比熱，比熱比および気体定数の相互関係を説明できる．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．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．（定期試験と課題）
(4) 熱力学の第二法則を説明できる．サイクルの意味を理解し，熱機関の熱効率および冷凍機・ヒートポンプの成績係数を計算できる．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．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．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．サイクルをＴ-ｓ線図で表現できる．熱の有効エネルギーを説明できる．（定期試験と課題）
(5) 理想気体のガスサイクルとしてオットーサイクル，ディーゼルサイクル，スターリングサイクル，サバテサイクル，スターリングサイクル,ブレイトンサイクル，ブレイトン再生サイクル，ブレイトン中間冷却・再熱・再生サイクル，エリクソンサイクル，ジェット推進サイクルについて理解できる．（定期試験と課題）
(6) 水の等圧蒸発過程を説明できる．飽和蒸気，湿り蒸気，過熱蒸気の状態量を計算できる．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．（定期試験と課題）
(7) 蒸気サイクルとして，ランキンサイクル，再熱ランキンサイクル，再生ランキンサイクルについて説明できる．（定期試験と課題）
(8) 冷凍サイクル，蒸気圧縮式冷凍サイクル，蒸気線図の読み方について理解できる．空気冷凍サイクル，吸収冷凍サイクルについて理解できる．（定期試験と課題）
(9) 空気と空気調和，湿り空気の性質について理解できる．絶対湿度と相対湿度，乾球温度，湿球温度，露点温度について理解できる．空気線図の読み方，空気調和について理解できる．（定期試験と課題）
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 総合評価８０点以上 | 標準的な到達レベルの目安 総合評価６０点以上 | 未到達レベルの目安 総合評価６０点未満 |
| 到達目標(1)の評価指標
熱力学の基礎 | 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．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． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(2)の評価指標
熱力学の第一法則 | 熱力学の第一法則を説明できる．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．閉じた系および開いた系が外界にする仕事量をｐ－Ｖ線図で説明できる． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(3)の評価指標
理想気体の性質と状態変化 | 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．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．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．等圧変化，等容変化，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． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(4)の評価指標
熱力学の第二法則 | 熱力学の第二法則を説明できる．サイクルの意味を理解し，熱機関の熱効率および冷凍機・ヒートポンプの成績係数を計算できる．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．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．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．サイクルをＴ-ｓ 線図で表現できる．熱の有効エネルギーを説明できる． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(5)の評価指標
ガスサイクル | 理想気体のガスサイクルとしてオットーサイクル，ディーゼルサイクル，スターリングサイクル，サバテサイクル，スターリングサイクル，ブレイトンサイクル，ブレイトン再生サイクル，ブレイトン中間冷却・再熱・再生サイクル，エリクソンサイクル，ジェット推進サイクルについて理解できる． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(6)の評価指標
蒸気の性質 | 水の等圧蒸発過程を説明できる．飽和蒸気，湿り蒸気，過熱蒸気の状態量を計算できる．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． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(7)の評価指標
蒸気サイクル | ランキンサイクル，再熱ランキンサイクル，再生ランキンサイクルについて説明できる． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(8)の評価指標
冷凍サイクル | 冷凍サイクル，蒸気圧縮式冷凍サイクル，蒸気線図の読み方について理解できる．空気冷凍サイクル，吸収冷凍サイクルについて理解できる | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
| 到達目標(8)の評価指標
湿り空気と空気調和 | 空気と空気調和，湿り空気の性質について理解できる．絶対湿度と相対湿度，乾球温度，湿球温度，露点温度について理解できる．空気線図の読み方，空気調和について理解できる． | 教員追加指導や学習支援者の指導 で左記ができる. | 左記の目標が達成できない． |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育目標 (B2)
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JABEE 1.2(d)(1)
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教育方法等
概要:
はじめに熱力学の基礎として，熱力学第1法則，第2法則，理想気体の状態変化とサイクルをとりあげ，状態量と熱，エネルギーおよび仕事がどのように変化するかを学ぶ．次にこれらの知識の応用として，各種ガスサイクル，蒸気サイクル，冷凍サイクル，空気調和について学び，私たちの身のまわりにある自動車のエンジンや冷蔵庫，エアコンなどの機械・機器の設計に活用できる知識を身につける．
(科目情報)
教育プログラム 第１学年 ◎科目
授業の進め方・方法:
教科書の解説と併用して，工学的応用問題の解法を身に付けるために課題演習を行う．
（事前学習）
物理で学んだ熱力学に関連する内容を理解しておくこと．
注意点:
（履修上の注意）
1. 受講に際して学問的誠実性（Academic Integrity）を遵守すること
2. 講義で配布する「到達度達成評価課題」は，各自保管すること
3. 定期試験は，主として「到達度達成評価課題」から出題する
（自学上の注意）
教科書の課題を解けるようにしておくこと．
評価
（総合評価）
総合評価＝（定期試験の平均点）×0.8 + （課題の平均点）×0.2
（単位修得の条件について）
全課題の60%以上の提出を単位修得の条件とする．
（再試験について）
定期試験が60点に満たないものに対して適宜実施する．
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 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
第1章 熱力学を学ぶための準備(1)pp.1-17 |
熱力学定義，系について理解できる．
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| 2週 |
第1章 熱力学を学ぶための準備(2)pp.18-28 |
熱力学で扱う物理量，その他の諸準備事項について理解できる．
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| 3週 |
第2章 熱力学第1法則(1)pp.29-39 |
エネルギーの形態，各種仕事の計算式，熱力学第１法則，閉じた系の熱力学第１法則準静的過程について理解できる．
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| 4週 |
第2章 熱力学第1法則(2) pp.40-50 |
移動境界仕事， エンタルピー， 比熱と内部エネルギー，エンタルピーの関係，開いた系の熱力学第１法則について理解できる．
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| 5週 |
第2章 熱力学第1法則(3) pp.51-61 |
定常流動系の各種機械・機器，閉じた系の仕事と開いた系の仕事について理解できる．
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| 6週 |
第3章 理想気体(1)pp.62-66 |
作動流体の種類，理想気体の内部エネルギー，エンタルピー，比熱について理解できる．
|
| 7週 |
第3章 理想気体(2) pp.66-70 |
理想気体の状態変化（等圧変化，等積変化，等温変化）について理解できる．
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| 8週 |
第3章 理想気体(3) pp.70-75 |
理想気体の状態変化（断熱変化，ポリトロープ変化）について理解できる．
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験 |
評価項目1（熱力学の基礎），評価項目2（熱力学の第一法則），評価項目3（理想気体の性質と状態変化）に関する到達度を評価する．
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| 10週 |
試験の解答と解説 |
間違えた箇所を確認し，理解できる．
|
| 11週 |
第4章 熱力学第2法則(1) pp.76-84 |
熱力学第2法則，熱機関，冷凍機とヒートポンプについて理解できる．
|
| 12週 |
第4章 熱力学第2法則(2) pp.84-93 |
カルノーサイクルについて理解できる．
|
| 13週 |
第4章 熱力学第2法則(3) pp.93-105 |
エントロピーについて理解できる．熱の有効エネルギーを説明できる．
|
| 14週 |
第4章 熱力学第2法則(4) pp.93-105 |
熱の有効エネルギーを説明できる．
|
| 15週 |
前期期末試験 |
評価項目4（熱力学の第二法則）に関する到達度を評価する．
|
| 16週 |
前期期末試験の解答と解説 |
間違えた箇所を確認し，理解できる．
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
第5章 ガスサイクル(1) pp.106-112 |
熱機関の種類，ガスサイクルの検討の前提条件，往復式内燃機関の概要について理解で きる．
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| 2週 |
第5章 ガスサイクル(2) pp.112-122 |
オットーサイクル，ディーゼルサイクルについて理解できる．
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| 3週 |
第5章 ガスサイクル(3) pp.122-130 |
サバテサイクル，スターリングサイクルについて理解できる．
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| 4週 |
第5章 ガスサイクル(4) pp.131-142 |
ブレイトンサイクル，ブレイトン再生サイクル，ブレイトン中間冷却・再熱・再生サイクルについて理解できる．
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| 5週 |
第5章 ガスサイクル(5) pp.143-152 |
エリクソンサイクル，ジェット推進サイクルについて理解できる．
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| 6週 |
第6章 蒸気サイクル(1) pp.153-161 |
蒸気の一般的性質，蒸気表の読み方について理解できる．
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| 7週 |
第6章 蒸気サイクル(2) pp.162-167 |
線形補間法，ランキンサイクルについて理解できる．
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| 8週 |
第6章 蒸気サイクル(3) pp.168-175 |
再熱ランキンサイクル，再生ランキンサイクルについて理解できる．
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| 4thQ |
| 9週 |
後期中間試験 |
評価項目5（ガスサイクル），評価項目6（蒸気の性質），評価項目7（蒸気サイクル）に関する到達度を評価する．
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| 10週 |
後期中間試験の解答と解説 |
間違えた箇所を確認し，理解できる．
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| 11週 |
第7章 冷凍サイクル(1) pp.176-182 |
冷凍サイクル，蒸気圧縮式冷凍サイクル，蒸気線図の読み方について理解できる.
|
| 12週 |
第7章 冷凍サイクル(2) pp.182-187 |
空気冷凍サイクル，吸収冷凍サイクルについて理解できる.
|
| 13週 |
第8章 湿り空気と空気調和(1) pp.188-194 |
空気と空気調和，湿り空気の性質，絶対湿度と相対湿度，乾球温度，湿球温度，露点温度，空気線図の読み方について理解できる．
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| 14週 |
第8章 湿り空気と空気調和(2) pp.195-206 |
空気線図の読み方，空気調和について理解できる．
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| 15週 |
後期期末試験 |
評価項目8（冷凍サイクル），評価項目9（湿り空気と空気調和）に関する到達度を評価する．
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| 16週 |
後期期末試験の解答と解説 |
間違えた箇所を確認し，理解できる．
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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 | 前1,前2 |
| 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 | 前2,前3,後14 |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 4 | 前4,前8,後8,後14 |
| 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 | 前5 |
| 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 | 前5 |
| 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 | 前6,前10 |
| 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 | 前6 |
| 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 | 前6 |
| 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 | 前6,前10 |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | 前11 |
| 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 | 前12 |
| 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 | 前13 |
| 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 | 前13 |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 4 | 後1,後2,後3 |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |