△工業熱力学及演習（Engineering Thermodymamicd and Exercize）[2B03]

＜授業のねらい＞

工学における諸々の問題の解決を目的として、熱力学を学ぶ。
熱はエネルギーの1つの形態であり、熱力学は、熱と仕事は相互に変換可能である（第1法則）ことを理解し、物質の圧力、容積および温度の変化に応じた解析能力を身につける。
その後、自然界に何ら変化を残さず熱を継続的に仕事に変えることは実現不可能である（第2法則）ことを理解し、条件に応じたエントロピーの変化量に関する計算能力を身につける。
上記の学習内容をふまえ、熱力学（熱工学）を体系的に把握することを目的に、マクスウェルの関係式および熱機関サイクルを理解し、適切な問題解決能力を身につける。

＜受講にあたっての前提条件＞

数学I、数学II、数学演習I、数学演習II、物理学I、物理学II、工業数学A、流体力学を履修していること。

＜具体的な到達目標＞

(1) 熱力学的および単位を理解できる。
(2) 理想気体の状態方程式と熱力学の第1法則、第2法則を理解すると共に、それらを利用した工学現象の解析ができる。
(3) 熱機関サイクルおよびマクスウェルの関係式を理解すること。

（JABEE学習・教育到達目標）
「機械システム基礎工学プログラム」：D-1◎

＜授業計画及び準備学習＞

(1) 熱力学的および単位を理解できる。
(2) 理想気体の状態方程式と熱力学の第1法則、第2法則を理解すると共に、それらを利用した工学現象の解析ができる。
(3) 熱機関サイクルおよびマクスウェルの関係式を理解すること。

（JABEE学習・教育到達目標）
「機械システム基礎工学プログラム」：D-1◎

＜授業計画及び準備学習＞
１．[ガイダンス] 熱力学の歴史および熱力学の基礎事項の紹介
準備学習：
（予習）シラバスを確認すると共に、1年次の物理学で学んだことを復習する。
（復習）KUPORTにアップロードされた講義資料を利用して復習する。

２．[熱力学第1法則] 熱平衡、熱力学的物理量、熱力学第1法則
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

３．[熱力学第1法則] 気体分子運動論、内部エネルギー、エンタルピー
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

４．[理想気体の状態変化] 理想気体の状態方程式、マイヤーの関係式
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

５．[理想気体の状態変化] 状態変化(1)：等温変化、等圧変化、等容変化、断熱変化
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

６．[理想気体の状態変化] 状態変化(2)：ポリトロープ変化
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

７．[開いた系（気体の流動）] 定常流動系、連続の式、エネルギー式
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

８．学習成果の確認
準備学習：
（予習）これまでの講義内容を復習する。
（復習）学習成果の確認結果に応じて復習する。

９．[熱力学の第2法則] 熱力学第2法則、エントロピー
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

１０．[熱力学の第2法則] サイクルの熱効率、カルノーサイクル、クラジウスの積分
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

１１．[熱力学の第2法則] 不可逆過程におけるエントロピーの増加
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

１２．[マクスウェルの関係式] 熱力学関数、マクスウェルの関係式
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

１３．[熱機関] オットーサイクル、ディーゼルサイクル
準備学習：
（予習）事前にKUPORTにアップロードする講義資料を利用して予習する。
（復習）前回の講義内容を復習する。

１４．学習成果の振り返り
準備学習：これまでの講義内容を総復習する。

＜成績評価方法＞

演習(1/3)と学習成果の確認(1/3)と定期試験(1/3)を実施し、総合評価点60点以上で合格とする。なお、客観的事由なしに学習成果の確認および定期試験の区別に関わらず1回でも試験未受験者は履修放棄とみなす。
「機械システム基礎工学プログラム」の学習・教育到達目標D-1は、上記の評価基準を満たせば達成される。

＜教科書＞

指定教科書なし（事前にKUPORTにアップロードする講義資料を参照すること）

＜参考書＞

「JSMEテキストシリーズ　熱力学」日本機械学会（丸善）
「単位が取れる熱力学ノート」橋元 淳一郎（講談社）

＜オフィスアワー＞

火曜日：12:40〜13:30（新宿校舎B115室）

＜学生へのメッセージ＞

これまでに学んだ数学、物理学を今一度復習した上で受講することが望ましい。本科目の内容は、自然科学全般の基礎をなす重要な学問体系である。表層だけ理解するのではなく、本質的な理解と共に解法を体得してほしい。そのためにも単にやり方を覚えるのではなく、時間を掛けて試行錯誤しながら、愚直に考え抜くことを大切にしてほしい。