2024年 理工学部 シラバス - 航空宇宙工学科
設置情報
| 科目名 | 熱力学Ⅰ及び演習 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 航空宇宙工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 田辺 光昭 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 3 | 曜日時限 | 水曜1･2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | H31A |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 熱力学は航空宇宙分野では主としてエンジン技術の習得に必須の基礎力学である．科学と工業技術の進歩と共に適用分野が非常に広がっている重要な基礎科目であり，近年はエネルギの有効利用と環境適合などの観点からも，ますます重要性が増している．この授業では基礎的な現象や概念と数学的表現とを学び，熱力学の基礎から応用分野への橋渡しができるようになる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 スライドと板書を使用した講義形式で実施する． 原則として毎回，演習を実施する． |
| 履修条件 | 【未来博士工房対応科目】 微分積分学，力と運動の物理学，熱力学と流体力学の基礎を履修していることが望ましい． |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP1・3・4及びCP1・3・4に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | ガイダンス：工業熱力学とは，「熱力学と流体力学の基礎」の復習，熱平衡と温度，国際単位系 | 【事前学習】「熱力学と流体力学の基礎」の内容を復習しておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
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| 第2回 | 変数と理想気体：示強性状態量，示量性状態量，状態変化，状態式 ，理想気体 ，p-V線図 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第3回 | 熱と仕事，エネルギー：仕事，熱，動力，内部エネルギー，エンタルピー，経路依存性 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第4回 | エネルギー式：閉じた系のエネルギー式，流動系のエネルギー式 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第5回 | 比熱，熱力学第一法則の関係式：定容比熱，定圧比熱，比熱比，熱力学第一法則の関係式 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第6回 | 理想気体の状態変化（その１）：可逆変化，等温変化，等圧変化，等容変化 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第7回 | 理想気体の状態変化（その２）：断熱変化，ポリトロ－プ変化 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第8回 | 混合気体：ダルトンの法則，気体混合（定容容器での混合，定常流による混合），混合気体の性質 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第9回 | サイクル：カルノーサイクル，熱機関の熱効率，成績係数 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第10回 | 熱力学の第二法則とエントロピー：クラウジウス積分，熱力学の第二法則，積分因子，エントロピー | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第11回 | 理想気体のエントロピー変化：T-S線図とp-V線図，等温変化，等圧変化，等容変化 | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第12回 | 速度形内燃機関の理論サイクル：ブレイトンサイクル，ジェットエンジン，再熱サイクル（アフターバーナ） | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第13回 | 容積形内燃機関の理論サイクル：オットーサイクル，ディーゼルサイクル，サバテサイクル | 【事前学習】テキストの該当箇所を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第14回 | 総論：熱と仕事の等価性，内部エネルギー，エンタルピー，エントロピー，式の相互関係 | 【事前学習】第１３回までの学習内容を復習してまとめておくこと。 【事後学習】講義内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第15回 | 平常試験，およびその解説 | 【事前学習】講義・演習での学習内容を復習してまとめておくこと。 【事後学習】平常試験内容を学⽣間で議論し互いに説明できるようにしておくこと。 | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
その他
| 教科書 |
河野道方，岡島敏，角田敏一，氏家康成 『工業熱力学 基礎編』 東京大学出版会 2004年
「工業熱力学」は基礎編ではあるが，高校物理を習得済みか，「熱力学と流体力学の基礎」を受講した上で十分な理解が得られる内容である．予習をした上で講義に臨むことを期待する．
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
評価は演習課題（50%）及び平常試験（50%）による． |
| 質問への対応 | 授業中および授業後随時 メール：tanabe.mitsuaki@nihon-u.ac.jp |
| 研究室又は 連絡先 |
船橋校舎３号館336A室 Tel. 047-469-5431 メール：tanabe.mitsuaki@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
金曜 船橋 13:20 ～ 15:00
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| 学生への メッセージ |
ロケットエンジンやジェットエンジンを研究開発する上で基礎になる学問です．エネルギー変換の基礎理論のひとつでもあり環境問題等にも直結する知識を一緒に学びましょう． |