2025年度前期熱工学

曜日・時限 月曜日1時限 期別 前期 週時間数 2
ナンバリング EH430306
開講学科等 工学部-電子機械工学科
教員名 山本 昌平
山本 昌平
職務履歴

https://research.osakac.ac.jp/index.php?%e5%b1%b1%e6%9c%ac%e3%80%80%e6%98%8c%e5%b9%b3

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目的

本講義の目的は,熱力学に関する諸現象を理解し,熱エネルギーを仕事に変換する際の理論効率を算出できるようになることである。熱力学はエネルギーを取り扱う基礎学問であり,熱力学に関する諸現象は幅広い分野と関連がある.自動車,航空機を動かしているエンジンや,火力および原子力発電所の発電機を回している蒸気タービンのように熱エネルギーを仕事に変換する場合だけでなく,燃料電池内部で生じている化学反応からどれだけの仕事が取り出せるかを予測する際にも熱力学の知識が必要となる。

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 A 熱力学の概論,基本概念と熱力学第0法則その1,閉じた系,開いた系 事前学修 教科書の「第1章概論」と「第2章基本概念と熱力学第0法則」をよく読み,内容の概略を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学の概論,基本概念と熱力学第0法則その1」の講義内容を復習しておくこと(2.25時間)
2 A 基本概念と熱力学第0法則その2,内部エネルギ,温度と熱平衡,状態量 事前学修 教科書の「第2章基本概念と熱力学第0法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「基本概念と熱力学第0法則その2」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
3 A 基本概念と熱力学第0法則まとめ 事前学修 教科書の「第2章?基本概念と熱力学第0法則」をよく読み,これまでの講義内容を復習しておくこと(2.5時間)
事後学修 「基本概念と熱力学第0法則まとめ」の講義内容を復習し,理解できていなかった概念を理解しておくこと(2.5時間)
4 A 熱力学第1法則その1,熱と仕事 事前学修 教科書の「第3章熱力学第1法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第1法則その1」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
5 A 熱力学第1法則その2,閉じた系と開いた系の第1法則 事前学修 教科書の「第3章熱力学第1法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第1法則その2」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
6 A 熱力学第1法則その3,理想気体の閉じた系と開いた系の第1法則 事前学修 教科書の「第3章熱力学第1法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第1法則その3」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
7 A 熱力学第1法則その4,理想気体の第1法則 事前学修 教科書の「第3章熱力学第1法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第1法則その4」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
8 A 熱力学第1法則その5,まとめ 事前学修 教科書の「第3章熱力学第1法則」をよく読み,これまでの講義内容を復習しておくこと(2.5時間)
事後学修 「熱力学第1法則その5,まとめ」の講義内容を復習し,理解できていなかった概念を理解しておくこと(2.5時間)
9 A 熱力学第2法則その1,可逆・不可逆サイクル 事前学修 教科書の「第4章熱力学第2法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第2法則その1」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
10 A 熱力学第2法則その2,カルノーサイクル 事前学修 教科書の「第4章熱力学第2法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第2法則その2」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
11 A 熱力学第2法則その3,エントロピー 事前学修 教科書の「第4章熱力学第2法則」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「熱力学第2法則その3」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
12 A ガスサイクルその1,ピストンエンジンのサイクル 事前学修 教科書の「第8章ガスサイクル」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.25時間)
事後学修 「ガスサイクルその1」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.25時間)
13 A ガスサイクルその2,ピストンエンジンのサイクル,ガスタービンエンジンのサイクル,まとめ 事前学修 教科書の「第8章ガスサイクル」をよく読み,内容を理解しておくこと(2.5時間)
事後学修 「ガスサイクルその2」の講義内容を復習し,章末問題も解いておくこと(2.5時間)

授業形式記号

  • A:一斉授業(通常の講義)
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク(ディスカッション・ディベートを含む)
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業 連携型学習
  • I:その他

到達目標

〇修得する資質・能力:知識・理解力、応用力【DP-J-1-1】
1.エネルギーに複数の形態があることを理解して説明できる。
2.熱力学の基本である理想気体の状態変化,熱力学の第1法則,第2法則を理解して説明できる。
3.サイクルを用いて動力を取り出す方法と,その有用性を表す熱効率の概念を理解して説明できる。
4.代表的なガスサイクルと,それらから取り出される動力の大きさ,熱効率を求めて説明できる。
以上から熱エネルギーを動力に変換する知識が修得でき,動力機械の設計,開発,改善および保守に役立つ能力が身に着く。

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 40% 70% 30% 100%
小テスト、小論文 30% 70% 30% 100%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 30% 70% 30% 100%
授業での姿勢(ノート、質疑など) 0%
作品、パフォーマンス(実技、実演) 0%
その他1(具体的に: 0%
その他2(具体的に: 0%
100% 70% 30% 0% 0% 0% 100%

教科書・参考書

教科書:JSMEテキストシリーズ熱力学,日本機械学会,丸善出版
参考書:例題でわかる工業熱力学,平田哲夫ほか2名著,森北出版

オフィスアワー

A号館2階教員室9(A-S258) 授業日のお昼休み
メール等では随時質問を受け付けます。
学内外の用務のためオフィスアワーでも教員が教員室に不在の可能性があります。

その他

・数回レポートを課し,授業中に小テストを行う。
・レポートと小テストは採点後返却する。
・進度によって実施内容は前後します。

実務経験のある教員による授業科目