教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3
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本科(準学士課程)の学習・教育到達目標 3-c
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JABEE 2.1(1)④
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教育プログラムの科目分類 (3)④
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JABEE(2012)基準 2.1(1)④
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概要:
本科目では、熱力学で取扱う基本的な熱や仕事に関する物理量、理想気体の状態変化、熱力学の第2法則について学習する。さらに、これらの応用として、ガスサイクル、蒸気サイクル、冷凍サイクル等を学習する。
授業の進め方・方法:
教科書を基に,熱力学の基本法則や熱エネルギーと仕事エネルギーとの関係などを理解させ,これらの基礎知識を,種々の熱機関のサイクルや熱効率等に応用できるようにする。適時,演習問題や小テストを行い,学生の理解度を把握しながら授業を進める。
注意点:
教科書に出てくる各種用語の意味を正確に理解するとともに,予習や演習問題等の課題を含む復習として,毎回50分以上の自学自習が必要である.理解状況を把握するために適宜小テストを行うので,講義内容を良く理解すること.疑問点があれば,その都度質問すること.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
熱力学の基本概念 |
熱力学が関連する分野について,説明できる.
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2週 |
熱力学の基本概念 |
温度,熱量,比熱,顕熱,潜熱について説明できる.
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3週 |
熱力学の基本概念 |
熱力学で使用する単位について,説明できる
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4週 |
熱力学第一法則 |
各種エネルギと熱力学第一法則の説明ができる.
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5週 |
熱力学第一法則 |
閉じた系と開いた系について,熱量,仕事,内部エネルギ,エンタルピの関係を説明でき計算できる.
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6週 |
熱力学第一法則 |
P-v線図を基に,絶対仕事と工業仕事との関係を説明できる.
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7週 |
理想気体 |
理想気体の状態式が説明でき,その計算ができる.
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8週 |
理想気体 |
理想気体の定圧比熱,定容比熱およびガス定数との関係を説明できる.
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2ndQ |
9週 |
理想気体 |
理想気体の状態変化に伴う圧力,比容積,絶対温度の関係を説明できる.また,熱量,絶対仕事量,工業仕事量の計算ができる.
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10週 |
理想気体 |
理想気体の状態変化に伴う圧力,比容積,絶対温度の関係を説明できる.また,熱量,絶対仕事量,工業仕事量の計算ができる.
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11週 |
熱力学の第二法則 |
熱力学の第二法則について,説明できる.また、熱効率や成績係数が説明できる、
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12週 |
熱力学の第二法則 |
カルノーサイクルの状態変化について説明でき,熱効率を計算できる.
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13週 |
熱力学の第二法則 |
エントロピの定義を説明でき, 状態変化に伴うエントロピの変化量を算出できる.
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14週 |
熱力学の第二法則 |
不可逆サイクルとエントロピ増大の原理の概念が説明できる.
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15週 |
前期末試験答案の返却・解説 |
前期末試験において間違えた部分を理解できる.
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
ガスサイクル |
オットーサイクルについて説明でき,熱効率を計算できる.
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2週 |
ガスサイクル |
ディーゼルサイクル,について説明でき,熱効率を計算できる.
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3週 |
ガスサイクル |
サバテサイクルについて説明でき,熱効率を計算できる.
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4週 |
ガスサイクル |
ガスタービン機関の理論サガスタービン機関の理論サイクルを説明でき,熱効率を計算できる.
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5週 |
蒸気の性質 |
水の等圧蒸発過程および未飽和液,飽和蒸気,湿り飽和蒸気,過熱蒸気の定義を説明できる.
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6週 |
蒸気の性質 |
未飽和液,飽和蒸気,湿り飽和蒸気,過熱蒸気の状態量を,蒸気表および蒸気線図から算出できる.
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7週 |
蒸気の性質 |
蒸気の状態変化に伴う熱量,絶対仕事が算出できる.
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8週 |
蒸気の性質 |
蒸気の状態変化に伴う熱量,絶対仕事が算出できる.
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4thQ |
9週 |
蒸気サイクル |
ランキンサイクルについて説明でき,熱効率の計算ができる.
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10週 |
蒸気サイクル |
再熱サイクル,再生サイクルについて説明ができる.
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11週 |
冷凍サイクル |
蒸気圧縮式冷凍サイクルについて説明でき,性能計算ができる.
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12週 |
冷凍サイクル |
蒸気圧縮式冷凍サイクルについて説明でき,性能計算ができる.
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13週 |
空気調和 |
湿度および 湿り空気線図について説明できる.
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14週 |
空気調和 |
空気調和について,説明できる.
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15週 |
後期期末試験答案の返却・解説 |
後期末試験において間違えた部分を理解できる.
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16週 |
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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 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 4 | |
一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 4 | |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 4 | |
速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 4 | |
加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 4 | |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 4 | |
運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 4 | |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 4 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
すべり摩擦の意味を理解し、摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。 | 4 | |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 4 | |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 4 | |
荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 3 | |
応力とひずみを説明できる。 | 3 | |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 4 | |
許容応力と安全率を説明できる。 | 4 | |
引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形を計算できる。 | 4 | |
両端固定棒や組合せ棒などの不静定問題について、応力を計算できる。 | 4 | |
線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 4 | |
ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を計算できる。 | 4 | |
丸棒および中空丸棒について、断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。 | 4 | |
軸のねじり剛性の意味を理解し、軸のねじれ角を計算できる。 | 4 | |
はりの定義や種類、はりに加わる荷重の種類を説明できる。 | 4 | |
はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントを計算できる。 | 4 | |
各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図を作成できる。 | 4 | |
曲げモーメントによって生じる曲げ応力およびその分布を計算できる。 | 4 | |
各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数を理解し、曲げの問題に適用できる。 | 4 | |
各種のはりについて、たわみ角とたわみを計算できる。 | 4 | |