連載:熱力学(第3回)-「事例・演習の詳細解説」

投稿日:2024年11月19日

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先日リリースいたしました『熱力学入門講座』に対し、
早速のご注文をいただき、心より感謝申し上げます。

熱力学入門講座は、現在リリースキャンペーンを実施中です。
詳細は案内サイトをご覧ください。

さて、本日が連載シリーズの最終回となりました。

今回は、実践力を高めるための
「事例・演習の詳細解説」というテーマです。

熱力学入門講座に含まれる内容ですので、
ぜひ参考にしてみてください。

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実践的な視点から「演習問題」を通じて理解を深める

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熱力学を一般の書籍で学ぶ際に、
機械系エンジニア向けの実用的な内容が不足していると
感じたことはありませんか?

多くの書籍では「理論」や「数式の展開」を中心に説明されており、
実際の機械に関する問題解決にどのように応用すればよいかが
わかりにくいことがあります。

この点、『熱力学入門講座』では、
機械系エンジニアのために、実際の機械に関連する例を多用しながら
熱力学の基本を学べるように工夫しています。

つまり、この講座では単に理論を覚えるだけでなく、
その理論が機械の分野でどのように応用されるかを学べます。

受講することで熱力学に関する深い理解が得られ、
機械に関する実際の問題解決能力が身につきます。

理論的知識だけではなく、実務に直結する知識を効率的に習得できる点が
この講座の大きな特長です。

それでは、講座の内容の一部をご紹介します。
(以下、講座内の一部を抜粋しています)

「事例」の紹介と、その解説です

(事例)タービンを例にして、開いた系の「熱力学の第一法則」を活用し、エネルギーがどのように変換されるかを学びます。

タービンでは、流入する蒸気やガスのエネルギーが機械的な仕事に変換されます。
熱力学の第一法則によると、系に入るエネルギー(入口の熱エネルギーと仕事)は出るエネルギー(出口の熱エネルギー、仕事、そして損失)と等しくなければなりません。

タービンを通じてこのエネルギー変換のプロセスを理解することで、
効率的なエネルギー利用方法やシステムの改善点を学べます。

(事例)4サイクルエンジンを例にして、「実際のサイクルと理想サイクルの違い」を学びます。

4サイクルエンジンでは、吸気、圧縮、燃焼(膨張)、排気の4つのステージを経てエネルギーが変換されます。

理想サイクルでは完璧なエネルギー変換が仮定されますが、実際のエンジンでは各ステージでの摩擦損失や熱損失が存在します。

これを理解することで、エンジン設計の改善点が見えてきます。特に、熱損失を最小限に抑えるための冷却設計や材料選定が重要となり、エンジンの全体的な効率を向上させることが可能です。

「演習問題」の紹介と、その解説です

(問題)入口と出口で圧力の異なる開いた系で気体が流入し、ポリトロープ変化によって工業仕事をした場合、工業仕事と出口の体積流量を計算せよ。

この問題では、気体が圧力の異なる場所を通過する際の挙動を計算します。ポリトロープ変化は、気体がどのように変化するかを表しています。

これを使って、気体がどれだけの仕事を行うか(工業仕事)、またどれだけの量が流れるか(体積流量)を求めます。

この計算は、機械やエネルギーシステムがどれだけ効率的に動くかを評価するのに役立ちます。

(問題)熱機関のエクセルギーとエクセルギー効率を計算せよ。

この問題は、熱機関がどれだけの熱を有効に利用できるかを調べます。熱機関は、高温から得た熱を仕事に変えますが、その効率は周囲の低温がどれだけ低いかによっても変わります。

エクセルギー効率は、利用可能なエネルギー量を測る指標で、この数値が高いほど熱機関は効率的です。
この分析を通じて、熱機関をより効果的に設計する方法がわかります。

このような演習問題が
熱力学入門講座では、豊富に用意されています。

理論を学びつつ、演習を通じて実践力を養うことで、
設計時の解決能力を高めることが可能です。

受講者は、充実した演習問題を通じて、
基礎知識から実践スキルに至るまで、幅広い知識を身につけることができます。

熱力学の学習をこれから始める方や、
さらに知識を深めたい方は、ぜひこの機会にご検討ください。

サンプル動画もございます


ご覧いただくことで、「わかりやすさ」を実感いただけます。

  ↓ ↓ ↓

< 以下、5種類のサンプル動画を閲覧できます >

 1. 熱力学とは(14分06秒)

 2. 講座の全体像(2分31秒)

 3. 理想気体とは(11分19秒)

 4. 熱力学の第二法則とは(10分18秒)

 5. サイクルとは(7分17秒)

以上で、今回の連載は最後となります。

メルマガをお読みいただき、新たな気づきや
設計に役立つヒントを見つけていただけたら幸いです。

私たちが提供した情報が、皆様の設計業務において
実践的な知識やスキルの向上に少しでも役立つことを願っています。
最後までお読みいただき、ありがとうございました。

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