熱工学の基礎と活用

熱工学は、熱エネルギーから動力を取り出す熱機関や、動力を与えることで冷凍や暖房などを行う冷凍・ヒートポンプなどの原理とその高性能化を行うための基本となる学問です。熱工学の基盤となるのは「熱力学」ですが、その他に熱の移動現象を扱う伝熱工学、主要な熱エネルギー獲得手段としての燃焼工学等、広い分野に渡ります。このセミナーでは、熱力学を中心とした熱工学の基礎を学びます。 　熱力学は、エネルギーの形態とその相互変換の理論を扱う学問です。電気エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギーなどを利用する製品や機器において、エネルギーの変換に伴って必ず熱が発生します。熱はエネルギーの最終形態であるため、全てのエネルギーを扱う上で、熱力学の知識が欠かせません。 　エンジン、ボイラー、冷凍・空調機器などはもちろんですが、燃料電池、電気機器・エレクトロニクス機器の熱対策、製造プロセス等、社会で利用されている様々なエネルギー変換の基本になるのが熱力学です。これらの徹底した省エネルギー化、高性能化は、工業製品の技術的優位性を確保する上で欠かせない事項です。複雑化、多様化するエネルギー変換装置の更なる高性能化を実現するためには、その基礎理論である熱力学の諸法則に立ち返り、熱とエネルギーの本質を理解した上での研究開発が重要だと言えます。 　本セミナーでは、これまでに熱力学を学んだことが無い (機械系以外出身者の方) 、あるいは機械系でもしばらく熱力学を使用する業務に携わっていなかった方を対象に、工業熱力学の基本事項を基礎から丁寧に説明します。加えて、熱工学の重要分野の一つである、伝熱の基礎を学びます。このセミナーで熱工学の基盤を身につけていただくことで、各分野の専門的・応用的事項に対して熱工学を活用できるようになることを狙いとします。

1. エネルギーと熱力学
   1. 仕事と熱エネルギー
   2. 温度
   3. 比熱と熱エネルギー
   4. 圧力と気体の仕事
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2. 熱力学第一法則
   1. 閉じた系と開いた系
   2. p – V線図
   3. 絶対仕事と工業仕事
   4. 閉じた系の熱力学第一法則
   5. エンタルピー
   6. 開いた系の熱力学第一法則
   7. 一般エネルギー方程式
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3. 理想気体の状態変化
   1. 理想気体の状態方程式
   2. 定容比熱と定圧比熱
   3. 比熱比とマイヤーの関係
   4. 理想気体の状態変化
      1. 定容変化
      2. 定圧変化
      3. 等温変化
      4. 断熱変化
      5. ポリトロープ変化
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4. 熱力学第二法則
   1. 熱効率と成績係数
   2. カルノーサイクル
   3. エントロピーと熱力学第二法則
   4. 理想気体のエントロピー変化
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5. エンジン (熱機関) の熱力学
   1. レシプロエンジンの熱サイクル
   2. ガスタービンエンジンの理論サイクル
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6. 冷凍・ヒートポンプのサイクル
   1. 冷凍機・ヒートポンプの基本構成
   2. 成績係数
   3. 冷凍・ヒートポンプサイクルの成績係数
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7. 伝熱の基礎
   1. 伝熱の三形態
   2. 熱伝導
   3. 熱伝達
   4. 熱放射
   5. 熱通過計算
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