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(9)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)
説明
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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)
・教科書、ノートを必ず持参すること.
・講義で配布する資料や課題は,各自保管すること.
(自学上の注意)
・教科書の演習問題や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)
・総合評価が60点以上を合格とする.
(再試験について)
・再試験は総合評価が60点未満の者に対して実施する.
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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.
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7週 |
第3章 理想気体 |
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 |
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.
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11週 |
第4章 熱力学第2法則 |
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.
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12週 |
第4章 熱力学第2法則 |
カルノーサイクルについて理解できる.
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13週 |
第4章 熱力学第2法則 |
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.
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14週 |
第4章 熱力学第2法則 |
熱の有効エネルギーを説明できる.
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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.
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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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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.
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12週 |
第7章 冷凍サイクル |
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.
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13週 |
第8章 湿り空気と空気調和 |
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 |
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 |