- 開講元
- 機械コース
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 木5-6(I311)
- クラス
- -
- 科目コード
- MEC.E431
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2016年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2016年4月27日
- 講義資料更新日
- 2016年6月1日
- 使用言語
- 英語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
非平衡熱力学は，近年機械系において益々重要になってきている．これは，燃料電池・二次電池・熱電変換技術・プラズマ技術などの先端技術における輸送現象に対して有用な理論的取り扱いの枠組みを与える学問である．具体的に，非平衡熱力学は，同じ空間で同時に生じる，異なる駆動力に由来する複数の輸送過程（熱・物質・電荷輸送など）とそれらの間の相互作用を体系的に取り扱うのに必要な，一連の方程式を提供する．
本講義は，まず基礎的な工学的問題を例に用いながら理論と方程式系の導入を行い，続いてそれらの具体的な工学的問題への応用を示し，受講者に本授業内容を効果的に学修させることを狙いとしている．
到達目標
本講義内容を学修することにより，非平衡熱力学の概念と理論を理解し，それが幅広い工学の輸送問題の取り扱いに有用であることを認識し，かつそれを具体的な工学的問題に使用・応用できる能力を身に付けること．
キーワード
非平衡，熱力学，輸送現象
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
本科目は８回の講義からなる．各自講義ノートをとること，および，授業後復習を行うことを強く推奨する．
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 非平衡熱力学の概要と基本概念 | 非平衡熱力学の基本概念を学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第2回 | エントロピー生成，散逸関数，熱・物質・電荷の輸送 | エントロピー生成，散逸関数，熱・物質・電荷の輸送について学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第3回 | 流束方程式，現象論的係数，オンサーガーの相反定理 | 流束方程式，現象論的係数，オンサーガーの相反定理について学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第4回 | 流束方程式の適用（１）： 濃淡電池における輸送過程 | 流束方程式の適用例として濃淡電池における輸送過程について学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第5回 | 流束方程式の適用（２）： イオン交換膜内の輸送過程 | 流束方程式の適用例としてイオン交換膜内の輸送過程について学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第6回 | 流束方程式の適用（３）： 温度勾配のある系の輸送過程 | 流束方程式の適用例として温度勾配のある系の輸送過程について学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第7回 | 応用（１）： 二次電池・カチオン交換膜 | 非平衡系の熱力学の応用例として二次電池・カチオン交換膜について学び，その内容を説明できるようになること． |
| 第8回 | 応用（２）： プラズマ （プラズマ中の非平衡とエネルギー輸送過程） | 非平衡系の熱力学の応用例としてプラズマ中の非平衡とエネルギー輸送過程について学び，その内容を説明できるようになること． |
教科書
K. S. Forland, T. Forland, S. K. Ratkje 著，伊藤靖彦 監訳，『わかりやすい非平衡熱力学』 オーム社
参考書、講義資料等
S. Wisniewski, B. Staniszewski, R. Szymanic, "Thermodynamics of nonequilibrium processes", PWN-Polish Scientific.
S. R. de Groot, P. Mazur, "Non-equillibrium thermodynamics", North-Holland Publishing Co. or Dover Publications.
成績評価の基準及び方法
数回の授業の最後に修得度確認の小テストを行い，それらの結果により成績評価を行う．小テスト中は自分の自筆による講義ノートのみ参照可とし，コピーやプリントアウトしたものは参照不可（担当教員が作成・配布した授業補足資料は除く）とする．専用関数電卓は使用可とし，スマートフォンは使用不可とする．
関連する科目
- 他の機械系・エネルギー系科目全般
- MEC.E531 ： プラズマ物理
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
特になし．
