熱工学

科目基礎情報

学校	沖縄工業高等専門学校	開講年度	平成31年度 (2019年度)
授業科目	熱工学
科目番号	4106	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 3
開設学科	機械システム工学科	対象学年	4
開設期	通年	週時間数	3
教科書/教材	教科書：熱力学（日本機会学会編、JSMEテキストシリーズ）、熱力学(森北出版)，他図書館に配置
担当教員	山城 光

到達目標

熱工学の基礎知識の習得とともに応用力の向上を図る．
現象をモデル化して論理的記述により説明または解を導出できる．
【V-A-4】熱と仕事とエネルギー及びエンタルピーの関係、熱力学の第一法則（開いた系、閉じた系）、熱力学
の第二法則について理解する。

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	最低限必要な 到達レベル（可）
熱力学の第一法則を 基礎として，熱と仕事 とエネルギーの関係 およびそれらの保存 法則について理解で きている。	演習問題の内容をモ デル化して、適切な 関係式や基本法則を 使って、解を導出でき る。	熱流体機器に関する 系をモデル化し、適 切な文字・記号を 使って、基本法則を 当てはめることがで きる。	教科書の内容を理解 し、専門用語を使って 解説できる。
熱力学の第二法則を 基礎として、熱機関 および冷凍機の基本 原理、エントロピーの 概念についてい学ぶ	演習問題で述べられ ている事項をモデル 化して、適切な関係 式や基本法則を使っ て、数値解を導出で きる。	モデル化した内容に ついて、適切な文字 を使って、基本法則 を当てはめることが できる。	教科書に述べられて いる事項や専門用語 を説明きる。
熱流体機器の開発， 設計，保守に関連す る応用問題を解くこと ができる．	実用機器をモデル化 して、適切な関係式 や基本法則を使っ て、数値解を導出で きる	実用機器をモデル化 して、熱力学の基本 原理との関連を説明 できる。	実用機器をモデル化 できる。
専門用語を英語表記 するなど、語学力向 上を意識した専門修 得に努める。	英語で記述された演 習問題等に対して、 内容をモデル化し て、数値解を導出で きる。	英語で記述された内 容を辞書を使って解 釈できる	学習した専門用語を 英語表記できる

教育方法等

概要:

教科書の内容に沿って学習し、演習問題により学習内容の理解度を高めていく。
熱流体機器の開発，設計，保守に関連する応用問題を取り入れて解説する．
流体工学(4年，通年)との関連性を考慮しながら授業を進める．
プリントを適宜配布するので，学習ノートや試験問題と合わせて保管すること．

授業の進め方・方法:

注意点:

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	はじめに	熱工学の背景と位置づけ
		2週	熱とエネルギーと仕事	発電所の概略（ランキンサイクル、ブレイトンサイクル）につい て理解する
		3週	熱力学の０法則 エネルギーの形態	熱力学に関する各種物性値について定義と単位について理 解する(航）
		4週	質点系のエネルギー保	運動、回転、ポテンシャルエネルギーについて復習する． (航）
		5週	温度と状態量	熱と圧力、力と仕事の関係について
		6週	比熱と内部エネルギー	内部エネルギー，比熱について、微視的視点を交えて解説 する(航）
		7週	演習	授業項目2～6について演習により理解を深める．
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	状態方程式	開いた系を対象に熱量，仕事，内部エネルギー，エンタルピ の関係について学習する(航）
		10週	開いた系の熱力学の第一法 則	応用例・演習問題を交えて理解を深める．(航）
		11週	理解度確認テスト	授業項目6～10について小テストを行う．
		12週	理想気体の可逆変化(1)	等容，等圧，等温変化の考え方，状態量および仕事量の求 め方について学習する．(航）
		13週	理想気体の可逆変化(2)	断熱変化，ポリとロープ変化における仕事と熱量の関係(航）
		14週	熱力学の第一法則応用	開いた系を対象に熱量，仕事，内部エネルギー，エンタルピ の関係について(航）
		15週	演習	授業項目9～14に関する演習．
		16週
後期
	3rdQ
		1週	理解度確認テスト	前期学習内容と提示課題に対する理解度を確認する
		2週	熱力学第一法則（閉じた系）	理想気体の状態量と熱力学の第一法則について
		3週	熱力学の第一法則（開いた系）	エンタルピーと熱力学の第一法則の関係について
		4週	熱力学の第二法則	熱を仕事に変換する効率(航）
		5週	カルノーサイクル	カルノーサイクルのモデル化(航）
		6週	状態線図とサイクル	態線図、実在気体のp－v線図，p―h線図について(航）
		7週	ヒートポンプと冷凍機	熱機関をモデル化して理論熱効率と成績係数の導出
		8週	演習	PBL形式による演習課題に取り組む
	4thQ
		9週	中間試験	授業項目16～22の内容について試験を行う
		10週	可逆変化と不可逆変化	不可逆過程と不可逆過程の定義について
		11週	クラジウスの不等式	カルノー効率とクラジウスの不等式に関係
		12週	エントロピーの定義	エントロピーの定義と可逆・不可逆変化について
		13週	理想気体のエントロピ変化	状態方程式を使ってエントロピー変化量を算出する
		14週	有効・無効エネルギー	有効エネルギー（エクセイルギー）について
		15週	演習	熱力学の第一法則と状態方程式とエントロピーについて
		16週

評価割合

	試験	小テスト	レポート	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	75	15	5	0	0	5	100
基礎的能力	25	5	5	0	0	5	40
応用力（実践・専門・融合）	25	5	0	0	0	0	30
主体的・継続的学修意欲	25	5	0	0	0	0	30