熱力学は，工学の一つの柱となる学問で，熱エネルギーの有効利用や制御を図る際の根本原理を教えている。熱に関連する技術は，機械工学や電気電子工学の中で大変重要な位置を占めており，例えば，火力や地熱による発電プラント，自動車・航空機・ロケットのエンジン，エアコンなどの機械から，都市・地球の環境問題，半導体の製造や電子機器の冷却など，極めて広範囲にわたって必要とされている。本講義では，熱力学の基本法則と熱の利用・制御に関する基礎知識を習得し，将来遭遇するであろう種々の熱力学に関する問題を解決できる力を養うことを目的としている。達成目標は，

１）流動系での熱力学の第一法則を理解し工業仕事を求めることができること

２）第二法則を理解しエントロピーの計算およびＴ－ｓ線図を利用できること

３）電子機器などの冷却を考える上で重要となる熱回路網の基礎的解析ができること

の３点である。

次の通りの内容について，演習を適宜交えながら講義を進める．

①歴史的背景，熱の仕事当量，有効エネルギーと無効エネルギー

②基本概念の整理（系，熱平衡，温度，状態量，状態変化，状態式）

③絶対仕事，排除仕事，工業仕事

④熱力学の第一法則，閉じた系と開いた系（流動系）のエネルギー式

⑤理想気体の内部エネルギー，エンタルピー，比熱

⑥理想気体の準静的変化（等温，等圧，等積，可逆断熱，ポリトロープ変化）

⑦熱機関の熱効率と冷凍機，ヒートポンプの成績係数

⑧カルノーサイクル，逆カルノーサイクル

⑨熱エネルギーの仕事への変換における制約（熱力学の第二法則）

⑩周回積分，クラウジウスの不等式，エントロピー変化の定義，エントロピー

生成，エントロピー輸送

⑪理想気体のエントロピーの計算，相変化のエントロピーの計算，T-s線図，有効エネルギー

⑫中間試験

⑬冷却技術の重要性，電流と熱流束の方程式のアナロジー

⑭伝熱の基礎（熱伝導・熱伝達・輻射・熱抵抗）

⑮熱回路網解析

⑯総括と学期末試験

原則としてレポート２０％，中間試験５０％，期末試験３０％により成績評価する。

事前学修：テキスト予習 （120分）

事後学修：授業ノートに基づき復習し，必要に応じてレポート課題を解く。

高校で履修した熱力学よりも専門的かつ理論的な内容になっているので，授業に必ず出席して，十分理解するようにすること。

毎回の講義終了後とする。