《熱力學》教學大綱-中外-32學時考查

PAGEPAGE9《熱力學A》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱熱力學A課程編號310130002課程性質必修課課程類別學科專業(yè)基礎課開課單位機電工程學院授課學期第三學期學分/學時2/32課內學時32理論授課32上機學時課內實踐實驗學時課外學時32適用專業(yè)機械設計制造及其自動化是否雙語是先修課程高等數(shù)學、大學物理后續(xù)課程機械工程材料、金屬成型、液壓與氣壓傳動二、課程簡介《熱力學》是機械制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是研究熱能與其它形式能量間轉換的科學，它的基本原理在工程技術領域有著廣泛的應用，是自然科學與工程技術的重要理論基礎，為理論性較強的一門課程。學生通過學習本門課程，不但能夠計算簡單熱力過程、熱力循環(huán)功量與熱量，而且能構分析實際熱力循環(huán)熱效率，有助于理解機械結構設計的優(yōu)化，并能更好的分析機械系統(tǒng)中面臨的熱應力、熱變形、熱疲勞等問題，為其它專業(yè)課程的學習奠定基礎。同時，本課程與機械工程、材料科學、電子工程等多個學科密切相關，有助于機械專業(yè)學生更好地理解這些跨學科的知識和概念，并將其應用到實際工程問題中，為未來的科研和創(chuàng)新活動打下堅實的基礎。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1（知識目標）：識別熱力學基本概念、熱力學第一定律、熱力學第二定律，分析熱力過程，計算熱力機械的熱量轉化效率，討論提高熱效率的措施。課程目標2（能力目標）：運用熱力學基本原理對簡單的工程問題進行分析求解。課程目標3（素質目標）：通過熱能轉化與利用相關問題的學習與分析，引導學生培養(yǎng)學生環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念，樹立實事求是、嚴謹認真的學習、工作和科研態(tài)度。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1-3：掌握解決機械電子工程領域復雜工程問題所需的專業(yè)知識和方法。1-工程知識課程目標2指標點1-3：掌握解決機械電子工程領域復雜工程問題所需的專業(yè)知識和方法。1-工程知識課程目標3指標點7-1：理解國家環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相關的政策和法規(guī)，具有環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展意識。7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元緒論和基本概念（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內容1）熱力學的發(fā)展簡史、熱能及其利用，熱力學研究對象及方法。2）熱力系統(tǒng)：開口系，閉口系，絕熱系和孤立系。3）工質熱力狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)：p、v、T三個狀態(tài)參數(shù)的物理意義；絕對壓力和相對壓力的計算；平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式及狀態(tài)參數(shù)坐標圖。4）熱力過程：準靜態(tài)或準平衡過程。5）功量與熱量：膨脹功計算與示功圖；熱量、熵的計算與示熱圖。2.重點和難點重點:準靜態(tài)(準平衡)過程及功量與熱量的計算與作圖。難點：準靜態(tài)(準平衡)過程。3.教學方法多媒體課件+課堂討論+課后作業(yè)4.學生學習預期成果認知熱力系統(tǒng)，識別準靜態(tài)過程，計算功量與熱量。培養(yǎng)學生環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念。5.支撐課程目標課程目標1和課程目標3。第二單元熱力學第一定律（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容1）熱力系統(tǒng)的儲存能。2）熱力學第一定律的實質及閉口系統(tǒng)的熱力學第一定律表達式。3）開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式。4）穩(wěn)定流動能量方程式的應用。2.重點和難點重點:熱力學第一定律的實質，閉口、開口系穩(wěn)定流動能量方程及其應用。難點：開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式。3.教學方法多媒體課件+自主學習+課堂練習+課后作業(yè)4.學生學習預期成果認知熱力學第一定律的實質，應用閉口、開口系穩(wěn)定流動能量方程。5.支撐課程目標課程目標1和課程目標2。第三單元理想氣體的性質與熱力過程（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容1）理想氣體狀態(tài)方程式。2）理想氣體的熱容、熱力學能、焓和熵。3）理想氣體的熱力過程：定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程、多變過程。2.重點和難點重點:理想氣體的熱容、熱力學能、焓和熵；理想氣體的定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程及多變過程。難點：焓和熵。3.教學方法多媒體課件+自主學習+課后作業(yè)4.學生學習預期成果認知熱容、熱力學能、焓和熵，計算理想氣體的定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程及多變過程的功和熱量。5.支撐課程目標課程目標1和課程目標2。第四單元熱力學第二定律（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容1）熱力學第二定律的三種表述。2）卡諾循環(huán)與卡諾定理。3）熵方程；克勞修斯不等式與不可逆過程熵的變化；孤立系統(tǒng)熵增原理與作功能力損失。2.重點和難點重點:熱力學第二定律的三種表述，卡諾循環(huán)與卡諾定理。難點：熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理。3.教學方法多媒體課件+課堂練習+課后作業(yè)4.學生學習預期成果認知熱力學第二定律，應用卡諾循環(huán)求解最大熱效率。5.支撐課程目標課程目標1和課程目標2。第五單元氣體的流動和壓縮（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內容1）一元穩(wěn)定流動的基本方程。2）氣體流經(jīng)噴管的流速和流量；噴管中氣流參數(shù)變化和噴管截面變化的關系。3）活塞式壓氣機和葉輪式壓氣機的壓氣過程。2.重點和難點重點:一元穩(wěn)定流動的基本方程，氣體流經(jīng)噴管的流速和流量，噴管中氣流參數(shù)變化和噴管截面變化的關系。難點：葉輪式壓氣機的壓氣過程。3.教學方法多媒體課件+課后作業(yè)4.學生學習預期成果認知一元穩(wěn)定流動的基本方程，運用管中氣流參數(shù)變化和噴管截面變化的關系解決氣體流動問題。5.支撐課程目標課程目標2和課程目標3第六單元氣體動力循環(huán)（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內容1）活塞式內燃機循環(huán)：活塞式內燃機實際循環(huán)與理想循環(huán)。2）燃氣輪機裝置循環(huán)：燃氣輪機實際循環(huán)與理想循環(huán)，布雷登循環(huán)。2.重點和難點重點:活塞式內燃機實際循環(huán)與理想循環(huán)，布雷登循環(huán)。難點：燃氣輪機實際循環(huán)。3.教學方法多媒體課件+課后作業(yè)4.學生學習預期成果認知活塞式內燃機實際循環(huán)與理想循環(huán)與燃氣輪機布雷登循環(huán)。5.支撐課程目標課程目標2和課程目標3第七單元蒸汽動力循環(huán)（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容1）基本的蒸汽動力循環(huán)-朗肯循環(huán)。2）蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響。2.重點和難點重點:基本的蒸汽動力循環(huán)-朗肯循環(huán)；蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響。難點：蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響。3.教學方法多媒體課件+課堂討論4.學生學習預期成果認知蒸汽動力循環(huán)-朗肯循環(huán)；分析蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響。5.支撐課程目標課程目標2和課程目標3。第八單元熱力學一般關系式（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容（1）二元連續(xù)函數(shù)的數(shù)學特性及熱系數(shù)。（2）自由能、自由焓、麥克斯韋關系式。（3）熵、熱力學能和焓的一般關系式，比熱容和焦耳-湯姆遜系數(shù)的一般關系式。2.重點和難點重點:自由能、自由焓、麥克斯韋關系式；熵、熱力學能和焓的一般關系式，比熱容和焦耳-湯姆遜系數(shù)的一般關系式。難點：熵、熱力學能和焓的一般關系式。3.教學方法多媒體課件4.學生學習預期成果認知自由能、自由焓、麥克斯韋關系式，熵、熱力學能和焓的一般關系式，比熱容和焦耳-湯姆遜系數(shù)的一般關系式。5.支撐課程目標課程目標1。（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元緒論和基本概念熱力系統(tǒng)、工質熱力狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)、熱力過程、功量和熱量多媒體課件+課堂討論課程目標1和課程目標341:1第二單元熱力學第一定律熱力學第一定律的實質及表達式、開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式及其應用多媒體課件+自主學習+課堂練習+課后作業(yè)課程目標1和課程目標221:1第三單元理想氣體的性質與熱力過程理想氣體狀態(tài)方程式、熱力學能、熵、焓、比容、熱力過程多媒體課件+自主學習+課后作業(yè)課程目標1和課程目標261:1第四單元熱力學第二定律熱力學第二定律的三種表述、卡諾循環(huán)、卡諾定理、熵方程多媒體課件+課堂練習+課后作業(yè)課程目標1和課程目標261:1第五單元氣體的流動和壓縮一元穩(wěn)定流動的基本方程、噴管中氣流參數(shù)變化和噴管截面變化的關系、活塞式壓氣機和葉輪式壓氣機的壓氣過程多媒體課件+課后作業(yè)課程目標2和課程目標341:1第六單元氣體動力循環(huán)活塞式內燃機循環(huán)、燃氣輪機裝置循環(huán)多媒體課件+課后作業(yè)課程目標2和課程目標341:1第七單元蒸汽動力循環(huán)朗肯循環(huán)、蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響。多媒體課件+課堂討論課程目標2和課程目標321:1第八單元熱力學一般關系式自由能、自由焓、麥克斯韋關系式。熵、熱力學能和焓的一般關系式，比熱容和焦耳-湯姆遜系數(shù)的一般關系式。多媒體課件課程目標121:1合計3232五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績30%作業(yè)（百分制）100本門課程5次作業(yè)，主要考核熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力過程、氣體的流動及壓縮和氣體動力循環(huán)內容。作業(yè)評分的具體標準：作業(yè)步驟及答案對給滿分、步驟錯扣除相應分數(shù)，未按時間提交扣除相應分數(shù)，不交作業(yè)不給分。每次作業(yè)按100分制單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績。俄方測試35%綜合應用100完成指定的測試，系統(tǒng)自動記錄成績。中方考試35%知識50（1）卷面成績100分，以卷面成績的35%計入課程總評成績。（2）主要考核熱力學基本概念、熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力過程、氣體的流動及壓縮、氣體動力循環(huán)、蒸汽動力循環(huán)和熱力學一般關系式。能力30綜合應用20（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元緒論和基本概念1-1熱力系統(tǒng)、1-2工質熱力狀態(tài)1-3功量和熱量測驗，期末考試課程目標1、3第二單元熱力學第一定律2-1熱力學第一定律的實質及表達式2-2開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式及其應用作業(yè)，測驗，期末考試課程目標1、2第三單元理想氣體的性質與熱力過程3-1理想氣體狀態(tài)方程式、熱力學能、熵、焓、比容。3-2熱力過程：定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程、多變過程。作業(yè)，測驗，期末考試課程目標1、2第四單元熱力學第二定律4-1熱力學第二定律的三種表述4-2卡諾循環(huán)、卡諾定理4-3熵方程作業(yè)，測驗，期末考試課程目標1、2第五單元氣體的流動和壓縮5-1一元穩(wěn)定流動的基本方程5-2噴管中氣流參數(shù)變化和噴管截面變化的關系5-3活塞式壓氣機作業(yè)，測驗，期末考試課程目標2、3第六單元氣體動力循環(huán)6-1活塞式內燃機循環(huán)6-2燃氣輪機裝置循環(huán)作業(yè)，測驗，期末考試課程目標2、3第七單元蒸汽動力循環(huán)7-1朗肯循環(huán)7-2蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響。測驗，期末考試課程目標2、3第八單元熱力學一般關系式8-1自由能、自由焓、麥克斯韋關系式8-2焦耳-湯姆遜系數(shù)的一般關系式。