機械 熱工学Ⅰ 4年・通年・選択・学修2単位
担当教員 小堀 繁治 連絡先 
講義の概要 機械工学の重要な一部門である工業熱力学は,熱エネルギーを機械的な仕事に変える熱機関や機械的仕事によって熱を低温部から高温部に移動させる冷凍機に関する基礎理論,およびそれらを構成する基礎的概念を提供している.基礎的概念は,熱力学的概念,力学的概念,および両者の統一としてのエネルギー概念に,変化の不可逆性を反映したエントロピー概念を取り入れて発展し,熱機関や冷凍機などの動作原理の基礎理論として広く使われている.
到達目標 1.熱力学第0,1,2法則を理解する.
2.理想気体の性質を理解する.
3.各種のサイクルを理解する.
4.蒸気の性質を理解する.
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
前期 第1週 熱力学の基本概念(1) 熱と温度を学び,熱力学の第0法則を理解する.  
第2週 熱力学の基本概念(2) 温度の測定法,熱と比熱について理解する.  
第3週 熱力学の基本概念(3) 閉じた系や開いた系,圧力,および単位について理解する.  
第4週 熱力学第1法則(1) エネルギー保存則を学び,熱力学第1法則を理解する.  
第5週 熱力学第1法則(2) 閉じた系のエネルギー式の考え方,求め方を理解する.  
第6週 熱力学第1法則(3) 開いた系についても同様に学び,合わせて絶対仕事と工業仕事を理解する.  
第7週 (中間試験) 中間試験を実施。  
第8週 理想気体(1) 理想気体の状態方程式,内部エネルギーとエンタルピー,および比熱を理解する.  
第9週 理想気体(2) 理想気体の状態変化で等温,等圧,等容変化を理解する.  
第10週 理想気体(3) 可逆断熱変化,ポリトロープ変化を理解する.  
第11週 理想気体(4) 理想気体の不可逆変化について理解する.  
第12週 熱力学の第2法則(1) 熱力学の第2法則,熱機関と冷凍機の概念を理解する.  
第13週 熱力学の第2法則(2) カルノーサイクルを理解する.  
第14週 熱力学の第2法則(3) エントロピーを理解する.  
第15週 (期末試験) 期末試験を実施.  
第16週 総復習  前期の内容を復習する.  
後期 第1週 ガスサイクル(1) オットーサイクルとディーゼルサイクルを理解する.  
第2週 ガスサイクル(2) サバテサイクルとガスタービンサイクルを理解する.  
第3週 ガスサイクル(3) ジェットエンジンサイクルを理解する.  
第4週 ガスサイクル(4) ジェットエンジンサイクルの理論効率を理解する.  
第5週 蒸気の性質(1) 水の蒸発過程,液体熱,蒸発熱,過熱熱を理解する.  
第6週 蒸気の性質(2) 湿り蒸気の性質,クラペイロン・クラウジウスの式を理解する.  
第7週 (中間試験) 中間試験を実施。  
第8週 蒸気の性質(3) 蒸気の状態方程式,蒸気表・蒸気線図,および状態変化を理解する.  
第9週 蒸気サイクル(1) ランキンサイクルを理解する.  
第10週 蒸気サイクル(2) 再熱,再生の各サイクルを理解する.  
第11週 冷凍サイクル(1) 冷凍機,ヒートポンプ,および成績係数を理解する.  
第12週 冷凍サイクル(2) 蒸気圧縮式冷凍サイクル,冷媒を理解する.  
第13週 湿り空気(1) 湿度を理解する.  
第14週 湿り空気(2) 湿り空気線図,空気調和を理解する.  
第15週 (期末試験) 期末試験を実施.  
第16週 総復習  後期の内容を復習する.  
学習教育目標 A,Bに対応 達成項目A 本科イ)に対応 JABEE
認定基準
(A-1),(A-2),(B-1),(c),(d)-(1)に対応
教科書・参考書 教科書:佐野正利,杉山均,永橋優純「基礎から学ぶ工業熱力学」(コロナ社)
評価方法及び
合格基準
成績の評価は、定期試験の成績80%、レポートの成績20%で行い、合計の成績が60点以上の者を合格とする。
学生へのメッセージ、
予習・復習について
本科目は、エネルギー保存の法則を基本としているので、3年次までに履修した《物理学》、および関連科目等を十分予習、復習しておくと良く理解できます。