【授業概要】
・テーマ
工学の基礎としての熱力学を学習する. 本科目では、習熟度に合わせた2クラスを開講し、より理解しやすい授業を心がけている.最初に、熱力学の第0法則で熱の概念を説明する。次に第1法則で理想気体の状態方程式を導入し、色々な熱機関の熱効率を求める。さらに第2法則ならびに第3法則では,エントロピーや熱力学関数間の関係について説明する。最後に、演習をして実力をつける。 熱力学を学ぶことによって,物理学的な考え方やエネルギーに対する感覚を身に付ける。
・到達目標
熱力学第0法則を理解し、その意味を説明できるようになる。理想気体の状態方程式を理解し、圧力、体積、温度を計算できるようになる。熱力学第1法則を理解し、その意味を説明できるようになる。理想気体の等温過程と断熱過程を理解し、圧力、体積、温度を計算できるようになる。カルノーサイクルの意味を理解し、その熱効率や仕事、熱量を計算できるようになる。熱力学第2法則を理解し、その意味を説明できるようになる。エントロピーの意味を理解し、その変化量を計算できるようになる。熱力学第3法則を理解し、その意味を説明できるようになる。
・キーワード
温度,熱,内部エネルギー,仕事,エネルギー保存則,カルノーサイクル,熱力学第0,1,2,3法則,エントロピー,エンタルピー,自由エネルギー
【科目の位置付け】
この科目は、電気電子工学科及び情報科学科における学習・教育目標のAに該当する.
【授業計画】
・授業の方法
授業はA、Bの2クラス開講とし、このAクラスは実力向上を目指して多くの物理現象を扱い、一方,もう一つのBクラスは基礎力の充実を目指して扱う物理現象を出来るだけ少なくし、高校「物理」を学ばなかった学生にも理解できるように丁寧に説明する.最初のクラス分けは学生を二分するように教員が決めて掲示するが、学生の希望によってクラスを換えることは自由である.A、Bクラスとも授業の流れは同じであり、工学部の学生に合った熱力学の学習をする.出来るだけ多くの練習問題を扱う.
・日程
第1ー5週:熱平衡と温度、熱力学第0法則、理想気体の状態方程式、熱力学第1法則、比熱、等温、等圧、等積、断熱変化における熱力学諸量の関係 第6ー8週:仕事、カルノーサイクル、カルノーサイクルの熱効率、熱力学第2法則、中間テストおよび解説 第9ー11週:可逆変化と不可逆変化、エントロピー、エントロピー増大の原理, 第12ー15週:熱力学第3法則、自由エネルギーと熱力学諸関数間の関係について
【学習の方法】
・受講のあり方
授業中に熱力学の基礎知識を学びながら,演習問題を自分で解いてみよう.
・授業時間外学習へのアドバイス
基本的には教科書に沿って授業が進みます.予め教科書を読んできてください. 練習問題を解いて,応用力を身につけてください.
【成績の評価】
・基準
総合点の60%以上を単位認定します.
・方法
科目の達成目標に記載の項目について試験を行ない、以下の基準を満足したものを合格とする。中間試験と期末試験およびレポートの合計100点満点で,60点以上を単位認定します。
【テキスト・参考書】
伊東敏雄「なーるほどの熱学」学術図書出版社 JSMEテキストシリーズ出版分科会「熱力学」丸善株式会社、 原 康夫「物理学通論I」学術図書出版社、大槻 義彦「物理学II」学術図書出版社、松平升他「教養理工 物理学II」培風館、小出昭一郎「物理学(改訂版)」裳華房、阿部龍蔵・川村清「物理学」サイエンス社
【その他】
・学生へのメッセージ
高校時代,物理学が未履修であっても理解できるように基礎から学びます. 諸現象の物理的な意味を理解しよう.自分で考えながら実際に計算することで,熱力学を身につけられるように心がけましょう.
・オフィス・アワー
火曜日の15:00~19:00
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