シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


11630021-003 

△熱力学Ⅰ・同演習-3
Thermodynamics I・Exercises-3
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

  原 峻平

<概要/Course Content Summary>

我々の生活基盤,産業社会を支えるエネルギの大部分は,化石燃料の燃焼や核分裂反応から生み出されている。熱エネルギは,エネルギの生産・変換過程で必ず登場する一形態であり,熱エネルギに関連する専門的な基礎知識を習得しておくことは,技術社会の発展の要となるエネルギの高効率利用方法や,新エネルギ変換システムの開発に携わる機械系技術者にとって必須の条件である。本授業では,熱機関を始めとする,後につづく様々なエネルギ生産・変換システムを学ぶベースとなるための,熱に関する基礎的知識を体系化して学んでいくことを目的とする。特に,熱力学の基礎となる熱と仕事の関係,内部エネルギ,それらの間に成立するエネルギ保存則(熱力学の第一法則)と熱力学の第二法則,エントロピなど状態量の概念,理想気体とその状態変化の仕組み,カルノーサイクルの意味などを完全に理解することを目的とする。そして,理解した事項を机上で考えながら整理・展開できることを目標とする。基礎的知識に対する理解度を受講生が自分で確認できることが望ましいので,原則として毎回20分程度の演習を行う。

<到達目標/Goals,Aims>

知識:熱に関する基礎的知識,熱と仕事,内部エネルギーの関係,熱力学の諸法則を理解できるようになる。 
態度:熱に関して理解した事項を踏まえ,熱力学の事象を机上で考え,整理し展開できるようになる。 
技能:熱力学の諸法則を使って,仕事量,熱量,エントロピーなどの値を自分の力で計算できるようになることを目標とする。

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) 第1回 第1章  (内容/ Contents) 基礎的事項:温度と熱平衡の概念や使用する単位を理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) 配布するレジメの問題について,第1回の該当部を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第2回 第1章  (内容/ Contents) 基礎的事項:熱力学で使用する重要な概念(状態量と状態式,系と外界と作動流体,状態量と状態変化,可逆変化,不可逆変化,準静的変化)を整理する。  (授業時間外の学習/ Assignments) 第1章の章末問題を演習する。 
レジメ第2回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第3回 第2章  (内容/ Contents) 熱と仕事:熱力学の第一法則,内部エネルギとエンタルピを理解し,エネルギ式を用いて演習する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第3回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第4回 第2章  (内容/ Contents) 熱と仕事:絶対仕事と工業仕事,熱力学の第二法則を理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第4回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第5回 第2章  (内容/ Contents) 熱と仕事:エントロピを理解し,エントロピの変化量を計算する。  (授業時間外の学習/ Assignments) 第2章の章末問題を演習する。 
レジメ第5回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第6回 第3章  (内容/ Contents) 理想気体:ボイル・シャルルの法則,アボガドロの法則,理想気体の比熱,内部エネルギを理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第6回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第7回 第3章  (内容/ Contents) 理想気体:理想気体のエンタルピ,エントロピの変化量を計算する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第7回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第8回 第3章  (内容/ Contents) 理想気体:理想気体の状態変化(等圧変化,等積変化,等温変化,断熱変化)について整理し,計算演習する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第8,9回前半の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第9回 第3章  (内容/ Contents) 理想気体:ポリトロープ変化について理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) 第3章の章末問題を演習する。 
レジメ第8,9回後半の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第10回   (内容/ Contents) 第1章~第3章の内容についての中間評価を行う。  (授業時間外の学習/ Assignments) 中間評価に対する準備と確認を行う。 
(実施回/ Week) 第11回 第3章  (内容/ Contents) 理想気体:理想気体の混合,ダルトンの法則,一例としての湿り空気を理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第11回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第12回 第4章  (内容/ Contents) サイクル:熱効率,動作係数を理解し,演習する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第12回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第13回 第4章  (内容/ Contents) サイクル:可逆サイクルの熱効率とその代表例のカルノーサイクルを理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第13回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第14回 第4章  (内容/ Contents) サイクル:カルノーサイクルをもとに,熱力学温度,クラウジウスの積分を導出する。有効エネルギと無効エネルギを理解する。  (授業時間外の学習/ Assignments) レジメ第14回の問題を解き,理解度を確認する。 
(実施回/ Week) 第15回   (内容/ Contents) 総括  (授業時間外の学習/ Assignments) 講義全般の復習 

受講者の理解状況に応じて授業計画を変更する可能性がある.

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

演習および宿題  20%  講義内容の理解度 
中間評価  30%  講義内容の理解度,最終的な数値と導出過程 
期末評価  50%  講義内容の理解度,最終的な数値と導出過程 

成績評価の内訳は演習問題の解答を20%,中間評価の結果を30%,期末評価の結果を50%とする。 
演習問題の解答は,最終的な数値だけでなく,その解が得られる過程を理解しているかどうかも評価する。 
各評価においては,基礎的事項の理解度,計算によって得られた解,その導出過程を評価する。

 

<成績評価結果/Results of assessment>   成績評価の見方について/Notes for assessment

    

登録者数

成績評価(%)

評点
平均値

備考

A B C D F
92 7.6 9.8 15.2 15.2 52.2 0.0 1.1

<テキスト/Textbook>

岐美 格,奥野純平,牧野州秀共著  『工業熱力学』 (森北出版、1987)

 

  演習問題は配布する。 

 

<備考/Remarks>

原則として毎回演習を行うので,関数電卓を持参すること。 

 

お問合せは同志社大学 各学部・研究科事務室まで
 
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