《热力学》教学大纲-中外-32学时考查

PAGEPAGE9《热力学A》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称热力学A课程编号310130002课程性质必修课课程类别学科专业基础课开课单位机电工程学院授课学期第三学期学分/学时2/32课内学时32理论授课32上机学时课内实践实验学时课外学时32适用专业机械设计制造及其自动化是否双语是先修课程高等数学、大学物理后续课程机械工程材料、金属成型、液压与气压传动二、课程简介《热力学》是机械制造及其自动化专业的一门专业基础课，是研究热能与其它形式能量间转换的科学，它的基本原理在工程技术领域有着广泛的应用，是自然科学与工程技术的重要理论基础，为理论性较强的一门课程。学生通过学习本门课程，不但能够计算简单热力过程、热力循环功量与热量，而且能构分析实际热力循环热效率，有助于理解机械结构设计的优化，并能更好的分析机械系统中面临的热应力、热变形、热疲劳等问题，为其它专业课程的学习奠定基础。同时，本课程与机械工程、材料科学、电子工程等多个学科密切相关，有助于机械专业学生更好地理解这些跨学科的知识和概念，并将其应用到实际工程问题中，为未来的科研和创新活动打下坚实的基础。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识目标）：识别热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律，分析热力过程，计算热力机械的热量转化效率，讨论提高热效率的措施。课程目标2（能力目标）：运用热力学基本原理对简单的工程问题进行分析求解。课程目标3（素质目标）：通过热能转化与利用相关问题的学习与分析，引导学生培养学生环境保护和可持续发展的理念，树立实事求是、严谨认真的学习、工作和科研态度。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-3：掌握解决机械电子工程领域复杂工程问题所需的专业知识和方法。1-工程知识课程目标2指标点1-3：掌握解决机械电子工程领域复杂工程问题所需的专业知识和方法。1-工程知识课程目标3指标点7-1：理解国家环境保护和可持续发展战略相关的政策和法规，具有环境保护和可持续发展意识。7-环境和可持续发展四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论和基本概念（学时数：4学时）1.课程主要内容1）热力学的发展简史、热能及其利用，热力学研究对象及方法。2）热力系统：开口系，闭口系，绝热系和孤立系。3）工质热力状态及基本状态参数：p、v、T三个状态参数的物理意义；绝对压力和相对压力的计算；平衡状态、状态方程式及状态参数坐标图。4）热力过程：准静态或准平衡过程。5）功量与热量：膨胀功计算与示功图；热量、熵的计算与示热图。2.重点和难点重点:准静态(准平衡)过程及功量与热量的计算与作图。难点：准静态(准平衡)过程。3.教学方法多媒体课件+课堂讨论+课后作业4.学生学习预期成果认知热力系统，识别准静态过程，计算功量与热量。培养学生环境保护和可持续发展的理念。5.支撑课程目标课程目标1和课程目标3。第二单元热力学第一定律（学时数：2学时）1.课程主要内容1）热力系统的储存能。2）热力学第一定律的实质及闭口系统的热力学第一定律表达式。3）开口系统的稳定流动能量方程式。4）稳定流动能量方程式的应用。2.重点和难点重点:热力学第一定律的实质，闭口、开口系稳定流动能量方程及其应用。难点：开口系统的稳定流动能量方程式。3.教学方法多媒体课件+自主学习+课堂练习+课后作业4.学生学习预期成果认知热力学第一定律的实质，应用闭口、开口系稳定流动能量方程。5.支撑课程目标课程目标1和课程目标2。第三单元理想气体的性质与热力过程（学时数：6学时）1.课程主要内容1）理想气体状态方程式。2）理想气体的热容、热力学能、焓和熵。3）理想气体的热力过程：定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程、多变过程。2.重点和难点重点:理想气体的热容、热力学能、焓和熵；理想气体的定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程及多变过程。难点：焓和熵。3.教学方法多媒体课件+自主学习+课后作业4.学生学习预期成果认知热容、热力学能、焓和熵，计算理想气体的定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程及多变过程的功和热量。5.支撑课程目标课程目标1和课程目标2。第四单元热力学第二定律（学时数：6学时）1.课程主要内容1）热力学第二定律的三种表述。2）卡诺循环与卡诺定理。3）熵方程；克劳修斯不等式与不可逆过程熵的变化；孤立系统熵增原理与作功能力损失。2.重点和难点重点:热力学第二定律的三种表述，卡诺循环与卡诺定理。难点：熵方程与孤立系统熵增原理。3.教学方法多媒体课件+课堂练习+课后作业4.学生学习预期成果认知热力学第二定律，应用卡诺循环求解最大热效率。5.支撑课程目标课程目标1和课程目标2。第五单元气体的流动和压缩（学时数：4学时）1.课程主要内容1）一元稳定流动的基本方程。2）气体流经喷管的流速和流量；喷管中气流参数变化和喷管截面变化的关系。3）活塞式压气机和叶轮式压气机的压气过程。2.重点和难点重点:一元稳定流动的基本方程，气体流经喷管的流速和流量，喷管中气流参数变化和喷管截面变化的关系。难点：叶轮式压气机的压气过程。3.教学方法多媒体课件+课后作业4.学生学习预期成果认知一元稳定流动的基本方程，运用管中气流参数变化和喷管截面变化的关系解决气体流动问题。5.支撑课程目标课程目标2和课程目标3第六单元气体动力循环（学时数：4学时）1.课程主要内容1）活塞式内燃机循环：活塞式内燃机实际循环与理想循环。2）燃气轮机装置循环：燃气轮机实际循环与理想循环，布雷登循环。2.重点和难点重点:活塞式内燃机实际循环与理想循环，布雷登循环。难点：燃气轮机实际循环。3.教学方法多媒体课件+课后作业4.学生学习预期成果认知活塞式内燃机实际循环与理想循环与燃气轮机布雷登循环。5.支撑课程目标课程目标2和课程目标3第七单元蒸汽动力循环（学时数：2学时）1.课程主要内容1）基本的蒸汽动力循环-朗肯循环。2）蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。2.重点和难点重点:基本的蒸汽动力循环-朗肯循环；蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。难点：蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。3.教学方法多媒体课件+课堂讨论4.学生学习预期成果认知蒸汽动力循环-朗肯循环；分析蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。5.支撑课程目标课程目标2和课程目标3。第八单元热力学一般关系式（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）二元连续函数的数学特性及热系数。（2）自由能、自由焓、麦克斯韦关系式。（3）熵、热力学能和焓的一般关系式，比热容和焦耳-汤姆逊系数的一般关系式。2.重点和难点重点:自由能、自由焓、麦克斯韦关系式；熵、热力学能和焓的一般关系式，比热容和焦耳-汤姆逊系数的一般关系式。难点：熵、热力学能和焓的一般关系式。3.教学方法多媒体课件4.学生学习预期成果认知自由能、自由焓、麦克斯韦关系式，熵、热力学能和焓的一般关系式，比热容和焦耳-汤姆逊系数的一般关系式。5.支撑课程目标课程目标1。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论和基本概念热力系统、工质热力状态及基本状态参数、热力过程、功量和热量多媒体课件+课堂讨论课程目标1和课程目标341:1第二单元热力学第一定律热力学第一定律的实质及表达式、开口系统的稳定流动能量方程式及其应用多媒体课件+自主学习+课堂练习+课后作业课程目标1和课程目标221:1第三单元理想气体的性质与热力过程理想气体状态方程式、热力学能、熵、焓、比容、热力过程多媒体课件+自主学习+课后作业课程目标1和课程目标261:1第四单元热力学第二定律热力学第二定律的三种表述、卡诺循环、卡诺定理、熵方程多媒体课件+课堂练习+课后作业课程目标1和课程目标261:1第五单元气体的流动和压缩一元稳定流动的基本方程、喷管中气流参数变化和喷管截面变化的关系、活塞式压气机和叶轮式压气机的压气过程多媒体课件+课后作业课程目标2和课程目标341:1第六单元气体动力循环活塞式内燃机循环、燃气轮机装置循环多媒体课件+课后作业课程目标2和课程目标341:1第七单元蒸汽动力循环朗肯循环、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。多媒体课件+课堂讨论课程目标2和课程目标321:1第八单元热力学一般关系式自由能、自由焓、麦克斯韦关系式。熵、热力学能和焓的一般关系式，比热容和焦耳-汤姆逊系数的一般关系式。多媒体课件课程目标121:1合计3232五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩30%作业（百分制）100本门课程5次作业，主要考核热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程、气体的流动及压缩和气体动力循环内容。作业评分的具体标准：作业步骤及答案对给满分、步骤错扣除相应分数，未按时间提交扣除相应分数，不交作业不给分。每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。俄方测试35%综合应用100完成指定的测试，系统自动记录成绩。中方考试35%知识50（1）卷面成绩100分，以卷面成绩的35%计入课程总评成绩。（2）主要考核热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程、气体的流动及压缩、气体动力循环、蒸汽动力循环和热力学一般关系式。能力30综合应用20（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论和基本概念1-1热力系统、1-2工质热力状态1-3功量和热量测验，期末考试课程目标1、3第二单元热力学第一定律2-1热力学第一定律的实质及表达式2-2开口系统的稳定流动能量方程式及其应用作业，测验，期末考试课程目标1、2第三单元理想气体的性质与热力过程3-1理想气体状态方程式、热力学能、熵、焓、比容。3-2热力过程：定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程、多变过程。作业，测验，期末考试课程目标1、2第四单元热力学第二定律4-1热力学第二定律的三种表述4-2卡诺循环、卡诺定理4-3熵方程作业，测验，期末考试课程目标1、2第五单元气体的流动和压缩5-1一元稳定流动的基本方程5-2喷管中气流参数变化和喷管截面变化的关系5-3活塞式压气机作业，测验，期末考试课程目标2、3第六单元气体动力循环6-1活塞式内燃机循环6-2燃气轮机装置循环作业，测验，期末考试课程目标2、3第七单元蒸汽动力循环7-1朗肯循环7-2蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。测验，期末考试课程目标2、3第八单元热力学一般关系式8-1自由能、自由焓、麦克斯韦关系式8-2焦耳-汤姆逊系数的一般关系式。