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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 物理工学科 熱及び物質移動(材)

熱及び物質移動(材)

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科目ナンバリング
  • U-ENG25 35037 LJ75
  • U-ENG25 35037 LJ57
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月2
教員
  • 河合 潤(工学研究科 教授)
授業の概要・目的 物理工学にかかわる研究者及び技術者にとって必要な移動現象論(輸送現象論)の基本的事項を体系づけて講述する.輸送現象論は,古典力学,熱力学,統計力学,流体力学,電磁気学,量子力学等の基礎となると同時に,材料製造プラント設計や環境エネルギー問題の解決にも欠かせない.フーリエ変換,ラプラス変換等も移動現象論に関連させて学ぶ.
到達目標 熱移動,物質移動にかかわる基礎式を学習し,実際の問題を自力で数値的に解くことができる.
授業計画と内容 第1回 授業のガイダンスと輸送現象論を学ぶ意義.

第2回 平板を伝わる熱:熱と温度の違い,電流と電圧の違い,定常伝熱,熱・物質・運動量の輸送方程式の類似性について講述する.

第3回 非定常伝熱:拡散方程式の導出を講述する.

第4回 拡散方程式:数値解法を講述する.

第5回 拡散方程式(続):フーリエ級数展開法を講述する.

第6回 拡散方程式(続):ラプラス変換法を講述する.

第7回 連続の式:物質,エネルギー,量子力学における確率密度などの保存則,シュレディンガー方程式と拡散方程式の類似性について講述する.

第8回 ミクロな立場からの説明:分子運動論から平均自由行程,熱伝導度,拡散係数,動粘性係数を求める方法,次元解析について講述する.

第9回 円筒・球における伝熱:円筒座標,球座標などを用いた拡散方程式について講述する.

第10回 2次元の定常伝熱:ラプラス方程式を実際の系に対してどのように解くか,数値的解法を講述する.

第11回 グリーン関数:インパルス応答,誤差関数,振動のグリーン関数とフーリエ変換の関係,統計力学と量子力学のグリーン関数の関係について講述する.

第12回 流体:ナビエ・ストークス方程式,レイノルズ数,渦,コーシー・リーマンの関係式について講述する.

第13回 境界層:乱流,無次元数,気液界面での物質移動の近似解法について講述する.

第14回 電磁放射:シュテファン・ボルツマンの式,プランクの式のドップラー効果による導出,黒体,放射伝熱と電気回路の相似性などについて講述する.

第15回 講義全体を通じて重要な項目の整理と,フィードバック授業を行う.
成績評価の方法・観点 出席調査とレポートのチェックはするが,出席は前提とされているので成績評価には用いない.成績評価は定期試験の絶対点数(素点)による.
履修要件 特になし
授業外学習(予習・復習)等 講義の最後に指定する内容の復習と予習を行うこと.
教科書
  • 物理工学・化学工学を学ぶための熱・物質移動の基礎, 河合潤, (丸善,2005), ISBN:4621076086
関連URL
  • www.process.mtl.kyoto-u.ac.jp