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科目名 熱力学2 
担当者氏名

菅野 望

全開講対象学科 理工学部交通機械工学科
年次 2年次 
クラス  
講義学期 後期 
単位数
必選区分  
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-交通機械工学専門教育科目 
備考 本授業では、100点満点中60点以上を合格とする。本授業は、各学科の対応する学習・教育到達目標を参照してください。
本授業は、T科CP2・4 DP2、R科CP2・4 DP2に該当する 



準備学習・事後学習
微分、積分及び熱力学1を復習すること。

予習として、授業計画を参考に教科書の該当箇所を読んでおくこと。

復習として、講義ノートを再確認し要点を各自まとめて理解の確認を行うこと。

小テストについては授業内で解説し、最終の試験の解説は、追・再試験終了後に研究室で個別に対応する。
毎回、講義時間の2倍の自学自習が求められます。 
履修上の留意
熱力学1の受講を終えているのが望ましい。引き続き、熱力学演習、エンジン1, 2 及びエネルギ工学を受講することが望ましい。 
授業の概要と目的
熱力学2では、熱力学関数の間に成り立つ関係について説明し、熱平衡条件について導出する。また作動流体が気体と液体の間を変化するような蒸気タービンサイクル、冷凍・空調サイクルについても説明を行う。

交通機械との関連:自動車(エンジン)、航空機(エンジン)、宇宙機(エンジン)(科目ナンバリングコード:T科TT21110、R科TR21204) 
サブタイトル
熱力学の基礎概念と平衡条件 
到達目標
各項目の内容を理解し、理論的に説明ができるようになること。 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 熱平衡と状態量  熱平衡と熱力学第零法則を説明し、示量性および示強性の状態量について説明する。

○熱平衡という概念を理解し、示量性および示強性の状態量について説明できる。 
2. 熱力学第一法則  熱力学の第一法則を復習し、準静的過程という概念について整理する。理想気体の断熱変化についても解説する。

○熱力学第一法則、準静的過程について説明できる。 
3. 熱力学第二法則  熱力学の第二法則、可逆および不可逆変化や熱力学的温度について復習する。

○熱力学第二法則、熱力学的温度について説明できる。 
4. 熱力学関数(1)  エントロピー、エンタルピーについて復習し、ヘルムホルツおよびギブズの自由エネルギーについて説明する。

○エントロピー、エンタルピー、自由エネルギーについて説明できる。 
5. 熱力学関数(2)  熱力学関数の間に成り立つ関係式(ギブズ―ヘルムホルツの式、マクスウェルの関係式)について説明する。

○ギブズ―ヘルムホルツの式、マクスウェルの関係式について説明できる。 
6. 熱力学関数(3)  エクセルギー、化学ポテンシャルについて説明する。

○エクセルギーと化学ポテンシャルについて説明できる。 
7. 平衡条件(1)  系が平衡となる条件について熱力学関数を用いて説明する。

○平衡条件について熱力学関数を用いて説明できる。 
8. 平衡条件(2)  熱力学不等式を紹介し、平衡の安定性について説明する。

○熱力学不等式、平衡の安定性について説明できる。 
9. 相平衡と化学平衡(1)  粒子数の変化がある時の熱平衡条件より、相平衡について説明する。相転移やクラペイロン―クラジウスの式、ギブズの相律についても紹介する。

○相平衡について熱力学関数を用いて説明できる。 
10. 相平衡と化学平衡(2)  化学反応の平衡条件について説明し、化学平衡定数を熱力学関数より導出する。

○化学反応の平衡条件について熱力学的に説明できる。 
11. 蒸気表と蒸気線図  蒸気表と蒸気線図の使い方について説明する。

○蒸気表と蒸気線図から諸状態量を読み取ることができる。 
12. 蒸気サイクル  最も代表的な蒸気サイクルであるランキンサイクルとその理論熱効率について説明する。

○ランキンサイクルのp-V線図、T-s線図および理論熱効率の式を示すことができる。 
13. 冷凍と空調のメカニズム  冷凍サイクルとその動作係数について説明する。

○冷凍サイクルのT-s線図、p-h線図および動作係数の式を示すことができる。 
14. ガスの一次元流れ(1)  ノズルからのガスの流出速度と流出量について説明する。

○ノズルからのがすの流出速度と流出量の式を示すことができる。 
15. ガスの一次元流れ(2)  先細ノズルでのガスの臨界圧力、臨界流量、先細末広ノズルについて説明する。

○先細ノズルと先細末広ノズルの圧力分布、流速分布について説明できる。 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 熱力学  三宅 哲  裳華房 
2. わかりやすい熱力学  一色尚次・北山直方  森北出版 
参考文献
授業方法の形式
講義 
成績評価方法及び評価基準
定期試験(60%)、小テスト(40%)。 
受講生へのメッセージ
熱力学はその黎明期において熱機関とともに発展したが、熱がエネルギーの一形態であるという発見から“熱エネルギーと(力学的仕事を含む)他のエネルギー形態との関係”を論じる学問へと発展した。熱力学の応用分野はエンジン・推進分野にとどまらず、エネルギー・環境問題の解決にも不可欠である。 
参考URL
画像
ファイル
更新日時 2020/02/26 11:01


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