熱力学｜シラバス情報

授業コード

520200

オムニバス

科目名

熱力学

科目名（英語）

Thermodynamics

配当学年

2年

単位数

2.00単位

年度学期

2025年度秋学期

曜日時限

水曜3限

対象学科

基_機械

コース

科目区分

専門科目

必選の別

選択科目

担当者

望月　修

教室

3-323

実務家教員担当授業

授業の目的と進め方

カルノーサイクル、クラウジウス積分、エントロピーと順を追って理論を展開し、熱力学の第二法則の概念と定量的な扱いについて講じた後、熱機関解析のための理想化されたサイクルの概念と代表例、水蒸気の性質と熱機関作動流体としての利用に関する事項を扱う。講義形式の授業に適宜問題演習を交える。エネルギー関連の課題解決に重要な定量的扱いを重視しつつ深い理解を得ることをめざす。

達成目標１

エントロピーなど熱力学の第二法則に関わる概念を理解し利用できる【25%】

達成目標２

サイクル論の基本概念を理解し利用できる【25%】

達成目標３

内燃機関の特性をガスサイクルの概念を用いて推測できる【25%】

達成目標４

水と水蒸気の間の相変化の様子を説明でき、蒸気表を利用できる【25%】

達成目標５

達成目標６

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

実習

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

カルノーサイクル

テキストP.96-102を読んで理解しておくこと（2時間）。
カルノーサイクルを構成する状態変化をP-v線図を用いてまとめること。また、カルノーサイクルの熱源の温度と熱効率について復習し計算できるようにすること（2時間）。　

第２回

クラウジウスの積分からエントロピーへ

クラウジウスの不等式を中心にテキストP.103-108を読んで理解しておくこと（2時間）。
クラウジウスの不等式をP-v線図上を用いてまとめること。また、熱源の温度が理論的に得られる最大熱効率であることから、熱機関の熱効率に限界があることを例を作成してまとめること（2時間）。

第３回

可逆過程のエントロピー

エントロピーの導出に着目してテキストP.103-108を復習しておくこと（2時間）。
理想気体の可逆変化に関するエントロピー変化を計算できるようにすること（2時間）。　

第４回

エントロピーと状態変化の方向

テキストP.108-116を読んで理解しておくこと（2時間）。
相変化に関するエントロピー変化について計算できるようにすること（2時間）。　

第５回

最大仕事とエクセルギー

テキストP.118-126を読んでおくこと（2時間）。
エクセルギーの計算ができるようにしておくこと（2時間）。

第６回

熱機関のサイクル

テキストP.130-136を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示する熱機関の熱効率などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第７回

オットーサイクル

テキストP.137-141を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示するPV線図やTS線図などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第８回

ディーゼルサイクル

テキストP.143-148を読んでおくこと(2度間)。
講義中に指示する断熱圧縮などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第９回

スターリングサイクル

テキストP.149-150を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示するカルノー効率とスターリングサイクルとの関係などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第10回

蒸気の性質と蒸気表

テキストP.162-170を読んでおくこと(2時間)　。
講義中に指示する水の等圧相変化などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第11回

湿り蒸気の状態量

テキストP.171-177を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示する蒸気表の活用などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第12回

ボイラー

テキストP.179-180を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示するエンタルピーと加熱量の関係などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

第13回

蒸気タービン

テキストP.180-181を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示する過熱蒸気の断熱膨張などに関する演習課題を復習すること(3時間)。　

第14回

ランキンサイクル

テキストP.182-195を読んでおくこと(2時間)。
講義中に指示するランキンサイクルの熱効率などに関する演習課題を復習すること(3時間)。

課題等に対するフィードバック

提出課題については、次回の授業で解説する。

評価方法と基準

提出課題(20%) + 期末試験(80%)として100点満点で評価し、60点以上を合格とする。

テキスト

君島真仁、佐々木直栄、田中耕太郎、根本泰行、山田純『熱力学　事例で分かる考え方と使い方』実教出版(2011)【ISBN978-4-407-32257-6】

参考図書

特になし

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

「熱と流体の力学」の上級科目として位置付けている。

履修登録前の準備

「熱と流体の力学」で扱う熱力学第１法則、理想気体の状態方程式、比熱、状態変化と仕事、熱力学の第２法則とエントロピーについて十分に習熟しておくこと。