| 本科 | 選択・必修 | 開設時期 | 単位数 | 授業形態 | 担 当 | |||
| 機械電気 | 必修 | 4年 | 2 | 講義 | 吉岡 健 | |||
| 【授業の概要】 熱エネルギーと機械仕事の等価性、熱エネルギーの方向法則、エントロピーの概念などを数式を用いて本質的に理解し、熱機械に共通した熱力学上の基礎的な理論を理解する。 | ||||||||
| 【授業の進め方】 授業のはじめに、講義内で行う項目の説明を行い、その項目について50分程度の講義を行う。その後50分程度で解ける演習(学習シート)を行い、講義内で学んだ理論を実際の問題に結び付けられるようにする。また復習として、自学・自習問題を持ち帰って出来るよう配布する。 | ||||||||
| 【授業計画】 | 【授業項目】 | 【内 容】 | ||||||
| 1 回 | 第0章 熱力学とは | 熱力学がどのような学問なのかを理解する。(学習シート1) | ||||||
| 2 回 | 第1章 温度と熱 1.1温度 1.2熱量 1.3比熱 |
温度、熱量、比熱について理解する(学習シート2) | ||||||
| 3 回 | 第2章 圧力と仕事 2.1 圧力 2.2仕事 |
圧力と物体のする仕事について理解する。(学習シート3) | ||||||
| 4 回 | 第3章 熱力学の第1法則と内部エネルギ 3.1 ジュールの実験 3.2 エネルギー保存則 3.3 閉じた系のエネルギ式と内部エネルギ |
熱力学の第1法則の基本的な法則について理解する。(学習シート4) | ||||||
| 5 回 | 3.4 開いた系のエネルギ式とエンタルピ | エンタルピーについて理解する(学習シート5) | ||||||
| 6 回 | 3.5 定常流動系のエネルギー式 | 定常流動系のエネルギー式について理解する(学習シート6) | ||||||
| 7 回 | 第4章 完全ガス 4.1 完全ガスの状態式 4.2 完全ガスの内部エネルギー |
完全ガスの状態式と内部エネルギーについて理解する。(学習シート7) | ||||||
| 8 回 | 中間試験 | 熱力学第1法則に関する語句説明問題、計算問題を出題する。 | ||||||
| 9 回 | 4.3 完全ガスの比熱 4.4 完全ガスの熱力学の第1法則 |
完全ガスの比熱について理解する。(学習シート9) | ||||||
| 10 回 | 4.5 混合ガス 4.6 完全ガスの分子運動論 |
ガスのする仕事と熱の出入りについて理解する(学習シート10) | ||||||
| 11 回 | 第5章 完全ガスの状態変化 5.1 定圧変化 5.2 定積変化 5.3 等温変化 |
定圧変化、定積変化、等温変化について理解する(学習シート11) | ||||||
| 12 回 | 5.4 断熱変化 5.5 ポリトロープ変化 |
断熱変化、ポリトロープ変化について理解する(学習シート12) | ||||||
| 13 回 | 第6章 熱力学の第2法則とエントロピー 6.1 熱力学の第2法則 6.2 可逆変化と不可逆変化 |
熱力学第2法則および可逆過程について理解する。(学習シート13) | ||||||
| 14 回 | 1〜5章 まとめ | 前期で学んだ範囲についてまとめと演習を行う(学習シート15) | ||||||
| 期末試験 | 完全ガスの性質についての語句説明問題、完全ガスの性質、状態変化に関する計算問題を出題。 | |||||||
| 15 回 | 答案返却など | 答案返却、解説を行い、前期の範囲における総括を行う。 | ||||||
| 16 回 | 6.3 カルノーサイクル | カルノーサイクルの熱効率について理解する(学習シート16) | ||||||
| 17 回 | 6.4 クラウジウスの積分 6.5 エントロピー |
クラウジウス積分不等式とエントロピーについて理解する(学習シート17） | ||||||
| 18 回 | 6.6 完全ガスのエントロピー変化 | 完全ガスの状態変化とエントロピーの増減の関係について理解する(学習シート18) | ||||||
| 19 回 | 6.7 pv線図とTs線図 | pv線図Ts線図ついて理解する(学習シート19) | ||||||
| 20 回 | 6.8 エントロピーの増大の原理 6.9 エクセルギーとアネルギー 第6章のまとめと演習問題 |
エントロピー増大の法則とエクセルギーについて理解する。また第6章で学んだ範囲についてまとめを行い、実例に基づいた演習を行う(学習シート20) | ||||||
| 21 回 | 第8章 蒸気の性質 8.1 等圧下での水の蒸発現象 8.2 上記のpv線図と水の状態曲面 8.3 ファンデアワールスの式 |
水の状態変化について理解する(学習シート21) | ||||||
| 22 回 | 8.4 水および蒸気の状態量 | 湿り飽和蒸気について理解する(学習シート22) | ||||||
| 23 回 | 中間試験 | 熱力学第2法則に関する説明問題、熱効率、エントロピー、蒸気の状態変化に関する計算問題を出題する。 | ||||||
| 24 回 | 8.5 蒸気表と蒸気線図 | 蒸気表について理解する(学習シート24) | ||||||
| 25 回 | 8.6 蒸気の状態変化 | 水の蒸気線図の使い方について理解する(学習シート25) | ||||||
| 26 回 | 第11章 流動とノズル 11.1 流動の基礎式 11.2 断熱噴流 |
ノズル内の流れと流量について理解する(学習シート26) | ||||||
| 27 回 | 11.3 先細ノズルの臨界流れ | 先細ノズルの臨界流れについて理解する(学習シート27) | ||||||
| 28 回 | 11.4 末広ノズル | 末広ノズル、先細末広流路,衝撃波について理解する(学習シート28) | ||||||
| 29 回 | 第8章まとめ | 後期で学んだ範囲についてまとめを行い、後期の範囲での実例に基づいた演習を行う(学習シート29） | ||||||
| 期末試験 | 蒸気に関する計算問題、ノズルなどに関する計算問題について出題する。 | |||||||
| 30 回 | 答案返却など | 熱力学についてこの一年間学んだ項目について総括する | ||||||
| 【到達目標】 | 熱機関、冷凍機、暖房機など、熱エネルギーの移動によって動作する機関の性能評価を行うための基礎知識を有すること。またｴﾈﾙｷﾞｰと仕事というものは等価なものということを、本質的に理解できていること。 | 【徳山高専学習・教育目標】 | C1 | 【JABEE基準1(1)】 | d-2a | |||
| 【評価法】 | (前期中間試験＋前期末試験＋後期中間試験＋学年末試験)・４を全体評価の９０％とする。残りの１０％については、本講義では学習シートおよび自学自習問題で演習を行うようにしており、演習・自学自習問題を提出率にて、全体表の１０％内の範囲で採点を行い、総合評価に付加する。各試験、学習シートの評価の仕方は、授業中に説明する。 | |||||||
| 【テキスト】 | 教科書:丸茂、「工業熱力学」コロナ社 参考書：一色「わかりやすい熱力学」ＳI版、森北出版株式会社 北山「絵とき 熱力学のやさしい知識」オーム社 | |||||||
| 【関連科目】 | ME1機械の基礎、ME1技術発達史論、GE2物理、GE2化学、ME2機構学、ME3工業力学、ME3水力学、ME5熱力学、MC1燃焼工学 | |||||||