| 開講学期／Course Start | 2021年度／Academic Year 後期／Second |
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| 開講曜限／Class period | 月/Mon 1,月/Mon 2 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | 創造工学科機械ロボット工学コース |
| 対象学年／Year | 2年,3年,4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 創造工学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 必修 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 熱力学 |
| 単位数／Number of Credits | 2.0 |
| 担当教員名／Lecturer | 清水一道 |
| 時間割コード／Registration Code | J3073 |
| 連絡先／Contact |
清水一道(清水一道 (A227室 0143-46-5651 shimizu@mmm.muroran-it.ac.jp)) |
| オフィスアワー／Office hours | 清水一道(毎週月曜日15:00～17:00) |
| 実務経験／Work experience | 清水一道(鉄鋼メーカーにおいて熱管理および設計に携わった在職経験を有する) |
| 更新日／Date of renewal | 2021/08/25 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
熱エネルギーを動力に変換する機械、いわゆる、熱機関、および冷熱を汲み上げる冷凍機、熱エネルギーを速度のエネルギーに変換する機器であるノズルの基本と関連事項について学習を行う。熱機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、および、ジェットエンジン、蒸気タービンを扱い、それらの構造および作動の原理を学ぶとともに、熱エネルギーを動力に変換できた割合、すなわち熱効率を計算する式を導入し、熱機関を評価できる能力を身につける。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
(1)「ガスによるエネルギー変換」を学ぶ。ここでは、空気を動作流体とするガソリンエンジン、ディーゼルエンジンおよびジェットエンジンの構造、作動原理を学び、これらの性能を評価できる力をつける。 (2)「蒸気によるエネルギー変換」を学ぶ。ここでは、蒸気の性質を学び、蒸気の状態を表す線図あるいは表を読み取る能力を涵養し、工学的に蒸気を扱うことができるようになる。また、蒸気を使用する熱機関の例として蒸気タービンサイクルについて学び、その性能を評価できる能力を身につける。また、蒸気の性質を利用した冷凍機、ヒートポンプについて学び、関連機器の容量を計算できる力を身につける。 (3)流路を流れる流体のエネルギーの量を計算する方法を学ぶ。また、流体のもつ熱エネルギーを運動エネルギーに変換する方法の例としてノズルを取り上げ、その性質を学ぶとともに、空気の液化装置の構造についても学習し、熱エネルギーと運動エネルギーとの間の変換装置を設計する基礎能力を身につける。 |
| 授業計画 ／Course Schedule |
［総授業時間数（実時間）：22.5時間］ １週目 ガスによるエネルギー変換→熱効率 →カルノーサイクル ２週目 →内燃機関→オットーサイクル、ディーゼルサイクル ３週目 →サバテサイクル [小ﾃｽﾄ] ４週目 蒸気によるエネルギー変換→水と蒸気→基本性質 ５週目 →状態曲面 ６週目 →蒸気図表→状態変化、蒸気表→h-s線図 ７週目 到達度テスト ８週目 →蒸気タービンサイクル→火力発電所の鳥瞰、ランキンサイクル ９週目 →再生サイクル、再熱サイクル １０週目 →冷凍機サイクル →冷凍機、ヒートポンプ [小ﾃｽﾄ] １１週目 流路を通る熱流体の流れ→一般エネルギー式→ノズル→エネルギー式、先細ノズル １２週目 →臨界流れ、末広ノズル １３週目 →絞り膨張→ジュールトムソン効果→絞り変化 [小ﾃｽﾄ] １４週目 総合演習 １５週目 同上 １６週目 定期試験 詳細な授業計画および自己評価表は講義の初めに配布する（教員メッセージも参照のこと）。 各章を終えた時点で小ﾃｽﾄを行う。 ・各回の学修時間の目安は、事前・事後合わせて4時間必要です。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、授業計画・授業実施方法は変更する可能性があります。 |
| 教科書 ／Required Text |
図解熱力学の学び方 北山直方著 オーム社 1984(ISBN:9784274085468) |
| 参考書等 ／Required Materials |
図解演習熱力学 北山直方著 ; 谷下市松監修 オーム社 1979(ISBN:4274084159) |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
定期試験（60％）、単元毎の小テスト（40％） 100 点満点中 60 点以上が合格点である。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、成績評価方法は変更する可能性があります。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
全ての授業に出席することが評価の前提であるが、2/3以上の出席した者のみを評価の対象とする。 教科書と配布資料を用い板書によって進める。各章を終えた時点で小ﾃｽﾄを行う。 再試験の受験資格は、出席状況が良好（2/3以上）であり、小テスト、課題などを解き提出している者とする。 再試験を受験して６０％以上の点数を取った者を、６０点として合格とする。 再試験の不合格者は再履修とする。 授業の変更や緊急時の連絡は、授業中または掲示板で通知をする。 関数機能付き計算機は必ず持参すること (携帯電話は使用不可)。 講義終了後の自己学習を習慣づけること。 |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
熱力学では、エンジン、発電所、冷凍機、ノズルを扱い、具体的で、面白い。 なお、必ず予習を行ってから授業に出席すること。 |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
C.工学専門知識の修得 ・機械工学とロボティックス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。 |
| 関連科目 ／Related course |
科目関連表において、１年生の学科共通科目、３年生の伝熱工学、熱機関に関連する。 |
| 実務経験のある教員による授業科目 ／Course by professor with work experience |
1.関連した実務経験を有している教員が担当する科目 |
| 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 |
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| 該当するデータはありません | ||||
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Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
単元毎に小テストを実施する。 |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%～50% |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
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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） |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |