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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 機械工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
熱力学Ⅰ
Thermodynamics I
2 E014-01 2021年度
4期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.温度と熱量 2.熱平衡(熱力学の第零法則) 3.混合気体 4.理想気体の状態方程式 5.熱力学の第一法則 熱エネルギーを機械的仕事に変換するための基礎や、熱エネルギーと物質の性質に関連する 諸事項を中心に学ぶ。熱の本質と熱に関わる現象のモデル化、数式化とその重要性を理解す る。特に、理想気体の性質とエネルギー保存の法則に基づき、エネルギーと仕事の関係を学 ぶ。熱力学がエネルギー機械の設計に果たす役割について理解し、応用力を養う。
授業の概要および学習上の助言
われわれの豊かな生活は、大小を問わず熱エネルギーが関係する工業製品に支えられている。持続可能な社会の実現に向けて 、限られた熱エネルギーを有効に活用しなければならない。そこで、本科目では熱の取り扱いに関する基礎知識について学ぶ 。 具体的には、 産業革命を支えてきた熱利用の歴史に触れる。 熱の取り扱いに不可欠な熱量と温度の定義や、系について学ぶ。 熱平衡(熱力学第零法則)と、熱平衡に影響する状態量について学ぶ。 混合気体について、その熱力学的特性を知る。 理想気体の状態方程式を通じ、圧力、温度、体積などの状態量の関係を学ぶ。 熱エネルギーと仕事に関するエネルギー保存則である熱力学第一法則を学ぶ。   本科目を学ぶことにより、機械技術者の基礎である、熱エネルギーの機械エネルギーへの変換に関する基礎知識を身につける 。 なお、本授業計画は変更される場合があり、詳細は第1週目の授業時に提示される。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:JSMEテキストシリーズ 熱力学[社団法人日本機械学会] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
1.数学的表現が不可欠なので、数理基礎を十分理解していることが強く望まれる。2.意味、内容の理解を心がける。「な ぜそうなるのかを考える。」3.学んだ知識を具体的問題に適用し、それを解く力を身につける。教科書の演習問題などを利 用する。4.単位の取得のみに拘泥せず、よい成績をとることを目標に努力する。5.授業中は、学習の妨げとなる一切の行 為を禁止する。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,J,K 温度、熱平衡(熱力学の第ゼロ法則)について説明でき、具体的な問題に適用できる。
D,J,K 理想気体とその性質について説明でき、その内容、考え方を応用できる。
D,J,K 混合気体の性質について説明でき、その内容、考え方を応用できる。
D,J,K 理想気体とその状態式について説明でき、その内容、考え方などを応用できる。
D,J,K 熱力学の第一法則について説明でき、内容、考え方などを応用できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 35 35 30 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 35 35 30 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 15 15 0 0 0 0 50
思考・推論・創造する力 15 20 15 0 0 0 0 50
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 学期末に筆記試験を行い、達成度を確認する。試験は授業で取り上げた全内容を包含する。基礎的な理解 力とそれを応用する力を養う必要がある。
クイズ
小テスト
以下の内容を中心に出題し、評価する。 1)温度、熱平衡(熱力学の第ゼロ法則)に関する説明、計算を含む応用問題 2) 理想気体の状態式の説明、等温、等圧、等容、断熱、ポリトロープの各過程の説明(pV線図上等を含 む)および計算を含む応用問題 3)熱力学の第一法則に関する説明、計算を含む応用問題
レポート 提示された課題を解答し、提出する。その内容は小テストと同様である。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
1)熱と熱現象、状態量、熱力学の第ゼロ法則、温度と熱量に ついて説明でき、問題に応用できる。 2)理想気体とその状態式について説明でき、現実的な問題に 応用できる。 3)熱力学の第一法則を、計算を含む現実的な複雑さをもつ問 題に適用して解くことができる。 4)理想気体の状態変化について説明でき、現実的な複雑さを もつ計算問題を解くことができる。 1)熱と熱現象、状態量、熱力学の第ゼロ法則、温度と熱量に ついて説明でき、簡単な問題に応用できる。 2)理想気体とその状態式について説明でき、簡単な問題に応 用できる。 3)熱力学の第一法則を、計算を含む簡単な問題に適用して解 くことができる。 4)理想気体の状態変化について説明でき、計算を含む簡単な 問題を解くことができる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1 学習目標と熱力学の役割:授業ガイダンスと熱力学の 背景を知る。 *2回目以降の内容は参考とし,具体的授業スケジュ ールは初回でお知らせする 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。授業終了 前に10分程度の振返り時間を 設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
2 状態量と単位記号: 専門用語、熱力学的物理量、量 記号、単位と単位系、 単位の計算などについて学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
3 温度と熱量: 熱力学の第ゼロ法則(熱平衡の法則)、 温度と温度変 化、温度測定、温度計、熱量の種類、 熱量の表し方、 比熱容量(比熱)について学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
4 【中間振り返り】 これまでの授業内容を中心に、中間振り返りを行う。 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
5 理想気体とその性質(1): 理想気体とその状態式、内 部エネルギー、エンタルピーについて学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
6 理想気体とその性質(2): 理想気体とその状態式、内 部エネルギー、エンタルピーについて学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
7 理想気体とその性質(3): 気体の混合と混合気体の性 質について学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
8 【中間振り返り】 これまでの授業内容を中心とした中間振り返りを行う 【中間振り返り演習】 総合演習では、問題演習、討 論等を行う。なお、板書を指 示することがある。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
9 小テスト1: これまでの授業内容を中心とした小テス トを行う 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
10 熱力学の第一法則(1): 仕事量と仕事率、熱力学の第 一法則の役割、熱と仕事 の関係、内部エネルギーと エンタルピーについて学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
11 テーマ:熱力学の第一法則(2): 理想気体の熱と仕事 の関係について学ぶ 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
12 【中間振り返り】 10-11回の授業内容を中心に、中間振り返り授業とし て個人またはグループで演習を行う。 【中間振り返り演習】 総合演習では、問題演習、討 論等を行う。なお、板書を指 示することがある。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
13 小テスト2 10-11回の授業内容を中心に小テストを行 う。 【最終振り返り】 これまでの授業内容を中心に、最 終振り返り授業と して個人またはグループで演習を 行う。 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
14 【達成度確認試験】 これまでの学習内容全てを対象 に、達成度を確認する テーマ:熱力学IIへの導入 【試験】 問題の解答を解答用紙に記入 して、提出する。 配布資料、視聴覚機器、板書 を用いて講義する。 クイズ、演習を行うことがあ る。授業終了前に10分程度の 振返り時間を設定する。 【予習】教科書を通読し、内容を 理解する。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50
15 テスト返却と解説を行う。全回を通しての振り返りを 行う。 問題解説、討論等を行う。な お、板書を指示することがあ る。 【復習】授業内容を復習し、学習 目標等を十分理解する。レポート が課された場合は作成する。 40 50