2016年度 熱力学演習   Exercises in Thermodynamics

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開講元
機械系
担当教員名
佐藤 勲  野崎 智洋  長谷川 純  長崎 孝夫  村上 陽一  大河 誠司 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
水3-4(I121)  
クラス
-
科目コード
MEC.E241
単位数
1
開講年度
2016年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2016年7月13日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

熱力学は機械工学の基礎となる重要な専門分野の一つであり、地球環境問題やエネルギー・資源問題を工学的に扱う上でも根幹をなす学問です。これを踏まえ、本講義は熱力学(機械)で講義された内容を基盤にさらに理解を踏まえ,問題の解読力を身に着け,実際に問題を解く力を身に着けます。さらに,蒸気表の使い方を身に着けることを目的としたより実践的な課題設定を行っています。

到達目標

本講義では、熱力学に関する用語の定義ならびに課題の解読力を養い,さらに演習問題を解く力を身に着けることを到達目標とします。

キーワード

熱、仕事、エネルギー

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

講義開始してから約60分間,各自演習問題に取り組み,後半30分で解説を交えて模範解答を示します。
演習問題に先だって,適宜,配布資料を準備して簡単な講義を行います。
講義中に出欠表を用いて出席の確認を行うほか,回収した解答用紙のダブルチェックで講義に参加しているかを確認します。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 単位・用語の定義について、エネルギー保存の法則、系、温度・熱・仕事、状態量に関する演習問題 系の概念を修得し、各種エネルギーと熱、仕事の関係、温度と熱の関係を熱力学的に理解する。
第2回 状態量、状態変化、理想気体、アボガドロの法則に関する演習問題 状態量と状態変化の概念と理想気体近似の本質を理解した上で、理想気体における状態変化を定量的に評価できるようにする。
第3回 熱力学第一法則:熱力学的平衡、準静的過程、閉じた系、開いた系,工業仕事と絶対仕事に関する演習問題 閉じた系および開いた系における熱力学の第一法則を理解し、準静的過程における状態変化を予測する。また熱力学的平衡および準静的過程における状態変化に関する概念を理解する。
第4回 熱力学第二法則:カルノーサイクル、エントロピー、可逆・不可逆過程に関する演習問題 熱機関サイクルとその熱効率の概念をもとに、熱力学に第二法則を理解する。具体的な熱機関サイクルとしてのカルノーサイクルの動作を学び、その熱効率を評価する方法を学ぶ。熱力学の第二法則をもとに、状態の乱雑さを表す状態量であるエントロピーの概念を学ぶ。エントロピーの概念に基づき可逆過程と不可逆課程の違いを理解する。
第5回 実在気体と水蒸気に関する演習問題、蒸気表を使った熱力学諸量の計算方法 実在気体と蒸気の状態変化を評価する方法を学ぶ。蒸気表の使い方を演習を通して学ぶ。
第6回 ガスサイクル:オットーサイクル、ディーゼルサイクル、ブレイトンサイクルに関する演習問題 実用内燃機関(ガスサイクル)であるオットーサイクルとディーゼルサイクルの動作を学び、その熱効率を評価する。さらに、ガスタービンエンジンの理論サイクルであるブレイトンサイクルの動作を学ぶ。
第7回 蒸気サイクル:ランキンサイクル,蒸気圧縮サイクルに関する演習問題 蒸気エンジンサイクルであるランキンサイクルについて、動作原理、出力,熱効率の評価方法を学ぶ。また、冷凍サイクルの典型である蒸気圧縮サイクルについても動作原理等を学ぶ。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

熱力学(機械)で用いたテキスト,講義ノートなど持ち込み可能。
参考図書として、日本機械学会編:JSMEテキストシリーズ「熱力学」丸善を推薦します。

成績評価の基準及び方法

講義への出席し演習問題に取り組み、解題提出により成績を評価します。
期末試験は実施しません。

関連する科目

  • MEC.E201 : 熱力学(機械)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

熱力学(機械)を履修していることが望ましい。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

野崎智洋(tnozaki[at]mech.titech.ac.jp)

オフィスアワー

随時。事前にメールで日程等を確認することが望ましい。

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