【授業概要】
・テーマ
熱力学第一法則・第二法則,エネルギーの形態と変換,エネルギー有効利用とエクセルギー,サイクルと熱効率について学び,熱や仕事,状態の変化を定量化することができること。また,賢いエネルギーの選択ができるための,エネルギー保存則,エントロピー増大の法則の理解を中心に,熱が係わる様々な現象を理解して熱の有効利用ができること。
・到達目標
目標1・・・閉じた系と開いた系,理想気体の状態変化,熱力学第一法則の理解により,熱や仕事,状態量の変化などを定量化することができること。 目標2・・・カルノーサイクル,エントロピー,熱力学第二法則の理解により,各種熱利用技術や省エネルギー技術について有効性評価ができるようになること。課題演習を通して,熱や仕事,各種状態量などの数値や単位が使いこなせるようになること。
・キーワード
状態量と状態変化,状態方程式,エネルギー保存則,熱力学第二法則,エネルギーの形態と変換,分子気体力学
【科目の位置付け】
学科の学習・教育目標の(G) 「機械工学の基礎力」(1.0)を養成する科目である。機械工学基礎IVから引き続く授業であり,専門科目の工業熱力学への橋渡しとして学ぶ。
【授業計画】
・授業の方法
90分×15回の講義と演習,および章末問題などの課題レポートを通して,熱力学の考え方を習得できるように授業を行う。
・日程
第1-2回目…状態変化と熱力学第一法則(予習)機械工学基礎Ⅳのノートを通読しておく。(復習)テキスト3章の練習問題3.1~3.4の解答を試みよ。演習問題集1を配布し解答レポートを課す。 第3-4回目カルノーサイクルと熱力学第二法則(予習)テキスト4章pp.43~56を通読しておく。(復習)例題4.1と4.2の解答を試みてノートに書き留める。演習問題集2を配布し解答レポートを課す。 第5-6回目…エントロピーとエントロピー生成(予習)テキストpp.56~67を通読しておく。(復習)テキスト4章の練習問題4.1~4.4の解答を試みよ。演習問題集3を配布し解答レポートを課す。 第7回目…中間試験と解説 第8-9回目…エントロピーの利用(予習)テキスト5章pp.69~86を通読しておく。 第10-12回目…エネルギー有効利用とエクセルギー(復習)例題5.1~5.3の解答を試みてノートに書き留める。 第13-14回目…自由エネルギー(復習)テキスト5章の練習問題5.1~5.4の解答を試みよ。演習問題集4を配布し解答レポートを課す。 第15回目…期末試験とまとめ
【学習の方法】
・受講のあり方
例題演習では解き方を覚えるのではなく,考え方が身に着くように理解することが重要。そのため板書だけでなく,口頭での説明も積極的にノートを取ること。毎回,テキストと電卓は必ず持参すること。
・授業時間外学習へのアドバイス
シラバスに予習の指示があるから,テキストの該当する単元をよく読んで講義に臨むこと。テキストの例題演習を自主的に試みて,授業のノートに書き留めることで力がつく。また,不明な点は友人と議論したり,授業の後に質問して必ず解決しておく。
【成績の評価】
・基準
7回の中間試験(30点),レポート課題への取り組み状況(30点),および期末試験(40点)を合計して評価し,60点以上を合格とする。評価内容は,目標1が40%,目標2が60%である。
・方法
レポート課題は授業内容に関する演習問題集(あるいは章末の練習問題)であり,講義の理解度を見るため取り組み状況を重視する。試験では,講義やレポート課題の範囲から出題するが,筆記用具と電卓以外の持ち込みは禁ずる。なぜなら,ごく基礎的な内容の(公式等の暗記ではなく)理解度を測るもので,テキストなどを見ないで解答できなければならない。答えは考え出すものであって,テキストなどから探すものではない。
【テキスト・参考書】
テキスト:日本機械学会編,JSMEテキストシリーズ「熱力学」,丸善,1,980円(2007) 参考書:斉藤武ほか,工業熱力学通論・第2版,日刊工業新聞,3,000円(1999) 参考書:中島 健,やさしく学べる工業熱力学,森北出版,2,800円(2004) 参考書:君島ほか4名,熱力学(事例でわかる考え方と使い方),実教出版,2,300円(2011)
【その他】
・学生へのメッセージ
講義と演習をノート(A4を使おう)に思う存分記述し,レポートはそれを清書して提出する習慣を身につけよう。公式を丸暗記するのではなく,本質の理解に努めよう。これは機械工学基礎IVを基礎とし,工業熱力学,伝熱工学,エネルギー変換工学へつなぐ科目である。
・オフィス・アワー
月曜日16:00~17:00 6-601号室(いつでもOK)
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