授業情報／Course information

開講学期／Course Start 2017年度／Academic Year　　後期／Second
開講曜限／Class period 金 /Fri 　1 , 金 /Fri 　2
授業区分／Regular or Intensive 週間授業
対象学科／Department 機械航空創造系学科
対象学年／Year 1年,2年,3年,4年
授業科目区分／Category 教育課程　主専門教育科目
必修・選択／Mandatory or Elective 必修
授業方法／Lecture or Seminar 演習
授業科目名／Course Title 熱力学演習／Exercises in Thermodynamics
単位数／Number of Credits 1.0
担当教員名／Lecturer 河合秀樹(機械航空創造系学科機械システム工学コース)
時間割コード／Registration Code C2508
連絡先／Contact
オフィスアワー／Office hours
更新日／Date of renewal 2017/09/22
授業のねらい
／Learning Objectives		 熱力学は、「エントロピー」に代表されるように、抽象的な概念を多く取り扱う一方で、自然科学の基本原理を扱うため、材料工学、機械工学、航空宇宙工学など広範な工学分野に関わる基礎学問である。
また熱力学が持つ基礎的物理原理の把握や、その抽象的思考に慣れる事は、現代工学の高度なシステムを設計する上で非常に役立つので、熱力学の理解は工学者にとって不可欠である。
熱力学の法則を理解して実力を養うためには,基礎的な演習問題を数多くこなすことが重要である．この演習で学ぶのは、比熱の概念、理想気体の変化、内部エネルギーとエンタルピー、熱力学の第一法則（エネルギー保存則），熱力学第二法則とエントロピーである。
到達度目標
／Outcomes Measured By:		 (1)比熱、顕熱と潜熱、単位に関する知識を理解して熱量計算ができる。(計算力）
(2)閉じた系と流れ系に対して、熱力学第一法則により、系に出入りする熱量、内部エネルギ、仕事量が計算出来る。(計算力）
(3)サイクルの基本概念を理解して熱機関サイクルの熱効率、冷凍サイクルの動作係数が計算できる。(計算力)
(4)理想気体の各種状態変化における熱量、仕事量、内部エネルギ、エンタルピ、エントロピの変化量を計算できる。(計算力)
授業計画
／Course Schedule		 総授業時間数（実時間）： 22.5 時間
「熱力学I」の進行に合わせて実施する。

1)授業の進め方．熱力学で使用する物理量と単位．
2)温度、比熱、熱量（顕熱と潜熱）､ 閉じた系,開いた系,孤立系．
3)熱量､仕事､熱力学第一法則
4)熱量､仕事､ 熱力学第一法則､準静的過程､内部エネルギ（状態量）
5)エンタルピ（状態量）とエネルギ保存則（閉じた系､開いた系）
6)まとめ
7)熱力学第二法則．可逆変化と不可逆変化．
8)熱機関､冷凍機関サイクルその1
9)熱機関､冷凍機関サイクルその２
10)カルノーサイクル．
11)クロージウス積分とエントロピ．
12)理想気体の状態方程式,状態変化その１．
13)理想気体の状態方程式,状態変化その２．
14)理想気体の状態方程式,状態変化その３．
15)総合まとめ

12)～14)は,熱量,仕事量及びエンタルやエントロピ変化の計算
を主体に進める．

※授業計画は都合により変更する場合がある．変更内容は授業中か掲示板で周知する．
※演習内容はノートに転記し,復習等授業時間外の学習に活用すること．
教科書
／Required Text		 工業熱力学 河野通方 [ほか] 監修 東京大学出版会 2004(ISBN:9784130628099)
参考書等
／Required Materials		 熱力学 = thermodynamics 日本機械学会著 日本機械学会 2002(ISBN:9784888981040)
図解熱力学の学び方 北山直方著 オーム社 1984(ISBN:4274085465)
例題でわかる工業熱力学 平田哲夫, 田中誠, 熊野寛之共著 森北出版 2008(ISBN:9784627673410)
Thermodynamics : an engineering approach Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill 2015(ISBN:9780073398174)
成績評価方法
／Grading Guidelines		 到達度目標(1)～(4)に関しては,演習問題の理解度で判断する．成績評価については毎回提出する演習問題を採点する． ４週の平均が100点満点中60点未満の場合，補習を課して課題を与え，それに合格しなければならない．

不合格の場合は再履修とする．

成績評価の割合は概略以下のようにする．
(1)比熱、顕熱と潜熱、単位に関する知識を理解して熱量計算ができる(10%)
(2)閉じた系と流れ系に対して、熱力学第一法則により、系に出入りする熱量、内部エネルギ、仕事量が計算出来る(30%)
(3)サイクルの基本概念を理解して熱機関サイクルの熱効率、冷凍サイクルの動作係数が計算できる(30%)
(4)理想気体の各種状態変化における熱量、仕事量、内部エネルギ、エンタルピ、エントロピの変化量を計算できる(30%)
履修上の注意
／Notices		 1） 授業回数の80％以上の出席が必要(未満の場合は、非履修とみなす)。 またやむを得ず欠席した場合でも担当教員に申し出て演習問題を入手し、解答の上提出すること。
2) 計算演習が主となるので計算機を準備すること (携帯電話は不可)
3) 模範解答中の質問、オフィスアワーでの質問を積極的にしよう。
4) 授業の変更などは、授業中に通知する。
教員メッセージ
／Message from Lecturer		 基本法則に立って繰り返し学習することが必要であり,熱力学には一夜漬けの勉強は向かない．技術者は、実際の数値を使って計算、設計します。計算に慣れるため、粘り強く、出来るだけ多くの問題に普段から挑戦してください。この科目出席に当たっては講義の復習が必要です。 計算機を用意してください。
学習・教育目標との対応
／Learning and Educational Policy		 (機械ｼｽﾃﾑ工学ｺｰｽの学習・教育目標との対応）
(C) 工学専門知識の修得
・機械工学に関する専門知識を駆使して、工学システムにおける課題を解決できる。
・エネルギー・環境、ものづくり、ロボットに関する技術的課題に挑むことができる。

(航空宇宙ｼｽﾃﾑ工学ｺｰｽの学習・教育目標との対応）
熱力学の知識と能力は、航空宇宙機を構成する広範かつ高度な要素技術の修得だけでなく、熱力学が持つ抽象的な物理概念・原理の理解は、航空宇宙工学のような極限を追求した工学システムの設計能力を陶冶することにつながります。


(材料工学ｺｰｽの学習・教育目標との対応）
(C),(G) 「専門能力（数学、自然科学、情報技術に関する基礎知識を習得し、それらを材料工学の専門分野に応用できる能力」


(JABEEの学習・教育目標との関連）
(c) 数学、自然科学および情報技術に関する知識
(g) 自主的、継続的に学習できる能力
関連科目
／Related course		 関連科目表において，１年生の熱力学Ⅰ，解析A，解析B，基礎物理A，基礎物理B，機械システム工学コース２年生の熱力学Ⅱ，３年生の熱機関，航空宇宙システム工学コース２年生の燃焼工学，伝熱学，３年生のロケット工学，ジェットエンジン，材料工学コース２年生の材料物理化学A,材料物理化学B，３年生の材料精製学に関連する．
関連科目
[必要とする主要科目］
熱力学I,解析A,解析B,基礎物理A，基礎物理B

［今後、関連のある主要科目］
機械システム工学コース ：熱力学Ⅱ、熱機関
航空宇宙システム工学コース：推進工学基礎理論、ロケット工学、ジェットエンジン、伝熱・燃焼工学
材料工学コース ：物理化学A、物理化学B、材料精製学
No. 回（日時）
／Time (date and time)		 主題と位置付け（担当）
／Subjects and instructor's position		 学習方法と内容
／Methods and contents		 備考
／Notes
該当するデータはありません
Active learning 1-1
／主体的学修（予復習，反転授業，小テスト，振り返り 等）
Active learning 1-2
／上記項目に係るALの度合い 		該当なし
Active learning 2-1
／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等）
Active learning 2-2
／上記項目に係るALの度合い 		該当なし
Active learning 3-1
／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等）
Active learning 3-2
／上記項目に係るALの度合い 		該当なし