|
授業科目名
|
担当教員
|
|||||
|
熱力学及び演習
|
一宮 浩一
|
|||||
|
時間割番号
|
単位数
|
コース
|
履修年次
|
期別
|
曜日
|
時限
|
| 261061 | 2 | D | 2 | 前期 | 金 | II-1~III-1 |
| ［概要］ | ||||||
| 熱力学は、機械工学のみならず自然科学全般の基礎をなす重要な学問である。本講義では、これまでに基礎物理学等の講義で学んできた物理学的視点からの熱力学に加えて機械工学的視点からの熱力学について論じる。熱機関や冷凍機について、その動作原理や性能（効率）などを熱力学的に解釈するための基礎を修得することを目標とする。 なお講義毎に演習を行う。 | ||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||
| 機械工学の基礎として、下記の基本的課題の理解と問題を解決する能力を養う。 （１）熱力学第１法則をエネルギー保存則の熱力学的表現として理解できる。 （２）理想気体の巨視的および微視的性質を理解し、種々の状態変化における状態量間の関係や、それらと熱や仕事の関係等を導くことができる。 （３）熱機関やヒートポンプ等の動作係数を求めることができる。 （４）種々の状態変化等におけるエントロピー変化を求めることができる。 |
||||||
| ［必要知識・準備］ | ||||||
| 「基礎教育」部門における科目の中で、「数学」、「基礎物理学？、？」「化学」に関する基礎知識を修得しておくこと。具体的な知識を下記に示す。 （１）微分、積分の定義と意味。 （２）物理の基礎（力学、運動、仕事、エネルギー、光） （３）反応（燃焼）に関する基礎知識 本科目に続き「伝熱工学」、「エネルギー変換学」が開講されている。これらの科目を履修する前提として本科目の単位を取得することが望ましい。 |
||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||
| 本講義は、レポート、期末試験において熱力学の基礎事項（エンタルピー、エントロピーの定義や計算方法）やその概念の修得状況を評価する。評価基準は、講義ごとの（5点X12）及び期末試験(40点)の合計で評価する。 | ||||||
| ［教科書］ | ||||||
| ［参考書］ | ||||||
| ［講義項目］ | ||||||
| １．講義の目標と概要、物理量の単位 ２．温度と状態量 ・熱力学第０法則と熱平衡 ３．熱力学第１法則、エンタルピーの導入 ・開放系を利用したエネルギーバランス ４．比熱 ・定圧比熱と定容比熱、熱容量 ５．理想気体 ・気体状態式、一般気体定数、内部エネルギー ６．エネルギー等分配則 ７．理想気体の状態変化に伴う仕事及び熱の出入り ・等圧、等容、等温、断熱、ポリトロープ変化 ８．理想気体の混合 ・ドルトンの法則 ９．カルノー機関 ・熱機関と冷凍機、効率 １０．熱力学第２法則 ・熱移動と熱機関、クラウジウス積分 １１．エントロピー ・理想気体のエントロピー変化 １２. 自由エネルギーと自由エンタルピー １３．熱力学の一般関係式 ・状態量と状態量の微分値 １４．熱力学の一般関係式 ・マクスウエルの関係式、ジュール・トムソン効果 １５．期末試験 |
||||||
| ［教育方法］ | ||||||
| （１）講義はできるだけ双方向授業とする。 （２）プロジェクター、OHPによるビジュアル教材を使用する。 （３）講義ごとに演習を行い理解を助ける。 |
||||||
| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||
| JABEE学習・教育目標 ・基準1-(1)-(d)「該当する分野の専門技術に関する知識とそれらを問題解決に応用できる 能力」ー> 主体的に対応する ・基準1-(1)-(c)「数学、自然科学及び情報技術に関する知識とそれらを問題解決に応用できる能力」ー> 付随的に対応する MDコース学習・教育目標 ・基準(C)「機械工学の基礎」ー> 主体的に対応する 関係するJABEE分野別要件キーワードとその学習時間 ・要件1-(2)「エネルギーと流れ」基本キーワード(A)「状態量と状態変化」11.25時間 ・要件1-(2)「エネルギーと流れ」基本キーワード(C)「エネルギー保存」11.25時間 ・要件1-(2)「エネルギーと流れ」基本キーワード(D)「熱力学第二法則」9時間 ・要件1-(2)「エネルギーと流れ」基本キーワード(E)「熱移動と温度」2.25時間 |
||||||
| ［その他］ | ||||||
| オフィスアワー：講義終了後、金曜日第５時限 | ||||||