基礎熱力学及び演習
 Fundamental Thermodynamics and Exercise
 担当教員:赤松 正人(AKAMATSU Masato)
 担当教員の所属:理工学研究科
 開講学年:2年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:機械システム工学科、システム創成工学科(機械システム工学分野配属)  科目区分:専門科目・必修 
【授業の目的】
熱力学は,熱を機械仕事へ変換するための学問として発達し,自然界がエネルギーの変化を伴いながらその姿を変えてゆく過程を論ずる科学として完成した.熱力学は,エネルギーを取り扱う基礎科学であり,工学を学ぶ学生の必須科目である.自動車や航空機などの輸送機器,発電所などの動力プラントのエネルギー機器・システム,熱・流体機器の設計には熱力学が不可欠である.

【授業の到達目標】
目標1・・・熱力学を学ぶのに必要な物理量について説明できる.技術計算に必要な単位の換算,有効数字の計算ができる.
目標2・・熱力学第1法則,内部エネルギー,エンタルピーの概念を説明できる.
目標3・・理想気体が状態変化するとき,圧力,体積,温度がどのように変化し,熱量と仕事がどうなるかを説明できる.

【授業概要(キーワード)】
エネルギーの形態,熱力学第1法則,内部エネルギー,エンタルピー,理想気体の状態変化

【科目の位置付け】
学習・教育到達目標の(G)「機械工学の基礎力」(1.0)を養成する科目である.また,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科目である.

【授業計画】
・授業の方法
90分×15回の講義のなかで,例題および演習問題を通して,熱力学の考え方を習得できるようになるための授業を行う.
・日程
第1回目…第1章 1.1 熱力学とは,1.2 系,1.3 熱力学で扱う物理量
第2回目…第1章 1.3 熱力学で扱う物理量
第3回目…第1章 1.3 熱力学で扱う物理量
第4回目…第1章 1.3 熱力学で扱う物理量
第5回目…第1章 1.4 その他の諸準備事項
第6回目…第2章 2.1 エネルギーの形態,第2章 2.2 各種仕事の計算式
第7回目…中間試験および解説
第8回目…第2章 2.3 熱力学第1法則,2.4 閉じた系の熱力学第1法則
第9回目…第2章 2.5 準静的過程,2.6 移動境界仕事
第10回目…第2章 2.7 エンタルピー,2.8 比熱と,内部エネルギー,エンタルピーの関係,2.9 開いた系の熱力学第1法則
第11回目…第2章 2.10 定常流動系の各種機械・機器,2.11 閉じた系の仕事と開いた系の仕事
第12回目…第3章 3.1 作動流体の種類,3.2 理想気体,3.3 理想気体の内部エネルギー,エンタルピー,比熱
第13回目…第3章 3.4 理想気体の状態変化
第14回目…第3章 3.4 理想気体の状態変化
第15回目…期末試験とまとめ

【学習の方法】
・受講のあり方
例題と演習問題を通して,何が求められているのか,そのためには何を知らなければならないのかといった解法の順序を意識するように努めることが大事である.板書をノートに書き留め(板書の写真撮影は厳禁),自分自身だけのノートを作り上げるように努力すること.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
授業計画(日程)を参照して,該当するページをよく読んで講義に臨むこと.また,復習に関しては該当する演習問題に取り組み,理解を深めること.なお,不明な点は友人と議論したり,授業の後に質問したりして必ず解決すること.

【成績の評価】
・基準
中間試験(30点)および期末試験(70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30%,目標2が35%,そして目標3が35%である.
・方法
中間試験および期末試験は,講義,例題,そして演習問題の範囲から出題する.筆記用具と電卓以外の持ち込みは禁ずる.なぜなら,公式等の暗記ではなく,ごく基礎的な内容の問題によって理解度を測るものだからである.それ故,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:小山敏行著,熱力学きほんの「き」,森北出版,2,800円(2010)
参考書: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)

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