工業熱力学及演習 [A2][連続][対面]

開講年度

2025年度

開講学期

前期

科目名

工業熱力学及演習

授業種別

講演

科目名（英語）

Engineering Thermodynamics and Exercise

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A1100481 工業熱力学及演習 [A2][連続][対面]

担当教員

長谷川浩司

単位数

3.0単位

曜日時限

前期(1Q)(木曜2限、木曜3限)、前期(2Q)(木曜2限、木曜3限)

キャンパス

新宿

教室

A-0811教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 0 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 100 ％
3 汎用的問題解決力の修得 0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

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。

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。

授業の方法とねらい

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。

AL・ICT活用

反転授業

第1回

授業形態

授業情報欄記載の通り

事前学習

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。

2時間

授業内容

熱力学の基礎：熱力学の歴史、熱力学的物理量、熱平衡

事後学習・事前学習

第1回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第2回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

熱力学第1法則：熱力学第1法則、状態量、内部エネルギー、エンタルピー

事後学習・事前学習

第2回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第3回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

理想気体：気体分子運動論、状態方程式

事後学習・事前学習

第3回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第4回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

理想気体：比熱、マイヤーの関係式

事後学習・事前学習

第4回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第5回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

状態変化：等温変化、等圧変化、等容変化、断熱変化、ポリトロープ変化

事後学習・事前学習

第5回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第6回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

開いた系（気体の流動）のエネルギー式、理想気体の混合

事後学習・事前学習

第6回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第7回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

学習成果の確認

事後学習・事前学習

第1~6回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第8回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

熱力学第2法則：熱力学第2法則、熱効率、カルノーサイクル

事後学習・事前学習

第8回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第9回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

熱力学の第2法則：熱力学温度、エントロピー、クラウジウスの積分

事後学習・事前学習

第9回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第10回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

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

事後学習・事前学習

第10回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第11回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

熱機関：オットーサイクル、ディーゼルサイクル

事後学習・事前学習

第11回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第12回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

熱機関：サバテサイクル、スターリングサイクル、ブレイトンサイクル、COP、有効エネルギー、無効エネルギー

事後学習・事前学習

第12回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第13回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

相平衡：ギブスの相律、クラペイロン・クラウジウスの式、蒸気圧曲線

事後学習・事前学習

第13回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第14回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

期末試験

事後学習・事前学習

第1~13回の授業内容を復習しておくこと

2時間

第15回

授業形態

授業情報欄記載の通り

授業内容

学習成果の振り返り

事後学習

授業内容を総復習しておくこと

2時間

成績評価の方法

演習(1/3)と学習成果の確認(1/3)と定期試験期間内の期末試験(1/3)を実施し、成績を評価する。
GPA制度による評価を適用し、D以上のものに単位を認める。
ただし、学習成果の確認および定期試験の区別に関わらず、客観的事由なしに1回でも試験未受験者は履修放棄とみなす。

受講生へのフィードバック方法

毎授業時間内で希望者に対してフィードバック【遠隔（同時双方向）】
毎授業で示す演習に対する模範解答の公開【遠隔（オンデマンド）】

教科書

教科書なし
※「購入を必須としない」という意味で教科書を指定しない。独学などの際には以下の参考書をご参照下さい。

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）
「熱力学の基礎第２版 Ⅰ」清水明（東京大学出版会）

オフィスアワー

木曜日：13:20〜14:00（新宿校舎 A1666室）
上記時間外でもメールで随時質問を受け付けます。
メールアドレス：kojihasegawa@cc.kogakuin.ac.jp

受講生へのメッセージ

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。

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

機械システム工学科

その他の資格・認定プログラムとの関連

シラバス情報