熱工学

科目基礎情報

学校	鹿児島工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	熱工学
科目番号	0101	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 1
開設学科	電子制御工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	前期:2
教科書/教材	〔教科書〕基礎から学ぶ工業熱力学，佐野正利ほか2名著，コロナ社　／　〔参考書・補助教材〕　例題で学ぶ工業熱力学，牧野州秀・芹沢昭示　著，　森北出版
担当教員	三角 利之

到達目標

熱工学の基礎として、熱力学の基礎的知識を修得し、各種エネルギー機器の設計・製造および取扱い等に適用できる能力を養うために、以下の項目を到達目標とする。
(1)熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明でき、これに関する基本的な計算ができる。
(2)熱力学の第一法則を説明でき、熱や仕事に関する基本的な問題を解くことができる。
(3)理想気体の状態式を説明でき、理想気体の状態変化に関係する状態量、熱量、仕事量を計算できる。
(4)熱力学の第2法則とエントロピについて説明でき、カルノーサイクルやエントロピに関する基本的な問題を解くことができる。

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
到達目標　１	熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明でき、応用的な問題を解くことができる。	熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明でき、これに関する基本的な計算ができる。	熱力学で取り扱う物理量と状態量について説明できない。
到達目標　２	熱力学の第一法則を説明でき、実際の応用的な問題に適用できる。	熱力学の第一法則を説明でき、熱や仕事に関する基本的な問題を解くことができる。	熱力学の第一法則を説明できない。
到達目標　３	気体を用いた実際の機器において、理想気体の状態式を応用することができる。	理想気体の状態式を説明でき、理想気体の状態変化に関係する状態量、熱量、仕事量を計算できる。	理想気体の状態式や状態変化について、説明できない。
到達目標　４	熱力学の第2法則とエントロピについて説明でき、エントロピに関する応用的な問題を解くことができる。	熱力学の第2法則とエントロピについて説明でき、カルノーサイクルやエントロピに関する基本的な問題を解くことができる。	熱力学の第2法則とエントロピについて説明できない。

学科の到達目標項目との関係

教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3 （専門分野の知識と自主的・継続的に学習する能力を身につけ、与えられた制約下で計画的にものづくりの手法を活かして問題を解決できる能力を養う。）

本科（準学士課程）の学習・教育到達目標 3-c （専門分野の学習や工学実験等を通して、専門分野の基礎的な知識を修得することができる。）

教育プログラムの科目分類 (4)② （機械・電子システム工学専攻）

JABEE（2012）基準 1(2)(d)(1) （専門工学（工学（融合複合・新領域）における専門工学の内容は申請高等教育機関が規定するものとする）の知識と能力）

教育方法等

概要:

本科目では、熱工学に関する分野のうち，主に熱力学についての基礎知識を修得するために、１．熱力学で取扱う熱や仕事に関する物理量や状態量、２．熱力学の第一法則、３．理想気体の状態式および状態変化、４．熱力学の第二法則について学習する。

授業の進め方・方法:

教科書および配布資料を基に、講義を中心に授業を進める。また、学生の理解度を把握するために、適時、演習問題および小テストを行う。

注意点:

　1年次から3年次で学んだ数学および物理学の知識を必要とする。また、予習・復習および演習問題等の課題を含む自学自習として、毎回60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，講義内容をよく理解すること。また疑問点があれば，その都度質問すること

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	熱力学の基礎事項	熱力学の関連する分野について説明できる。
		2週	熱力学の基礎事項	温度、熱量、比熱、顕熱、潜熱について説明できる。
		3週	熱力学の基礎事項	閉じた系と開いた系、および状態量について、説明できる。
		4週	熱力学の第一法則	各種エネルギーと熱力学第一法則の説明ができる．
		5週	熱力学の第一法則	閉じた系と開いた系について、熱量、仕事量、内部エネルギー、エンタルピの関係を説明できる。
		6週	熱力学の第一法則	絶対仕事と工業仕事について、ｐ－ｖ線図を基に説明できる。
		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。
		8週	理想気体	理想気体の定圧比熱、定容比熱、ガス定数との関係を説明できる。
	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。
		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。
		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について説明できる。
		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、絶対温度と熱量、熱効率との関係を説明できる。
		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計算できる。
		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について、説明できる。
		15週	試験答案の返却・解説	前期末志試験において間違えた部分を理解できる
		16週

評価割合

	定期試験	小テスト	授業態度	合計
総合評価割合	75	25	0	100
基礎的能力	0	0	0	0
専門的能力	75	25	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0