張海波 張恒運(yùn)
《熱力學(xué)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車工程專業(yè)(卓越計劃)和汽車服務(wù)工程專業(yè)本科生大學(xué)四年教學(xué)培養(yǎng)計劃中的專業(yè)主干課程。課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于熱力學(xué)的基本概念和邏輯思維能力.培養(yǎng)學(xué)生利用熱力學(xué)模型進(jìn)行定量分析與工程決策的素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生從復(fù)雜的熱力學(xué)系統(tǒng)中抽取有效信息、建立熱力學(xué)模型的能力,并應(yīng)用于實際問題的分析和計算。
本文采用工程教育認(rèn)證的基本指標(biāo)一目標(biāo)達(dá)成度,對2018—2019學(xué)年第2學(xué)期汽車工程專業(yè)(卓越計劃)和汽車服務(wù)工程專業(yè)的《熱力學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了評價,并對評價基本指標(biāo)——目標(biāo)達(dá)成度提出合理的建議。
1課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)效果
教學(xué)目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于熱力學(xué)的基本概念和邏輯思維能力;培養(yǎng)學(xué)生從復(fù)雜的熱力學(xué)系統(tǒng)中,抽取有效信息,建立熱力學(xué)模型的能力,并應(yīng)用于實際問題的分析和計算:培養(yǎng)學(xué)生利用熱力學(xué)模型進(jìn)行定量分析與工程決策的素質(zhì)。
教學(xué)效果:(1)通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可具備從熱力學(xué)系統(tǒng)的角度思考問題、解決問題的基本能力和意識:(2)從實際的熱力學(xué)系統(tǒng)中,明確系統(tǒng)目標(biāo)、確定影響變量、提煉系統(tǒng)約束條件,建立恰當(dāng)?shù)臒崃W(xué)模型的能力;(3)了解熱力學(xué)模型基本的求解方法,運(yùn)用Excel等軟件求解熱力學(xué)模型;(4)將模型求解結(jié)果還原至實際問題,進(jìn)行正確判斷與科學(xué)解釋,修正與改進(jìn)既有熱力學(xué)模型。
2課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)效果對照表
基于工程教育認(rèn)證的《熱力學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)效果對照表如表1所示。
3基于工程教育認(rèn)證的《熱力學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求
基于工程教育認(rèn)證的《熱力學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容:(1)熱力學(xué)基本概念:熱力學(xué)學(xué)科背景、研究內(nèi)容和研究方法;應(yīng)用與展望;熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換;熱力系統(tǒng);狀態(tài)參數(shù);功與熱量。(2)熱力學(xué)第一定律:熱力系統(tǒng)基本概念,基本狀態(tài)參數(shù):熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)和數(shù)學(xué)表達(dá)式:焓以及物理意義;可逆過程的特點和實現(xiàn)條件;(3)理想氣體的性質(zhì)與熱力過程:理想氣體的特征,狀態(tài)方程式:理想氣體的熱力學(xué)能、熱容、焓和熵的概念:理想混合氣體的定義:定容過程、定壓過程、定溫過程、絕熱過程、多變過程以及狀態(tài)方程式。(4)熱力學(xué)第二定律:自然過程的方向性與熱力學(xué)第二定律的表述,卡諾循環(huán)與卡諾定理,熵概念,熵的推導(dǎo)及孤立系統(tǒng)熵增原理,熵方程及能量貶值原理,火用分析。(5)實際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)關(guān)系:理想氣體狀態(tài)方程偏差,范德瓦爾方程和R-K方程,對應(yīng)態(tài)原理,熱力學(xué)能、焓和熵的一般關(guān)系式。(6)氣體動力循環(huán):氣體動力循環(huán)的分析方法,活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)與實際循環(huán),熱力學(xué)比較,燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)。(7)制冷裝置循環(huán):逆卡諾循環(huán),蒸氣壓縮制冷裝置及循環(huán),其他制冷裝置及循環(huán),制冷劑。(8)化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ):熱力學(xué)第一定律解析式,化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)平衡和平衡常數(shù),平衡條件,燃料電池工作原理。
基于工程教育認(rèn)證的《熱力學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)要求:(1)熱力學(xué)基本概念:了解熱力學(xué)背景、研究內(nèi)容和研究方法;了解學(xué)熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換;掌握熱力系統(tǒng)的概念,功與熱量。(2)熱力學(xué)第一定律:掌握熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)和表述:能夠根據(jù)熱力學(xué)第一定律建立能量方程,包括開口系統(tǒng)和閉口系統(tǒng)。(3)理想氣體的性質(zhì)與熱力過程:利用理想氣體狀態(tài)方程式計算理想氣體的狀態(tài)參數(shù):掌握熱容的定義及理想氣體熱容的特點:掌握理想氣體熱力學(xué)能、焓、熵的計算方法:掌握理想混合氣體成分的描述方法,掌握理想混合氣體狀態(tài)參數(shù)的計算方法:掌握理想氣體基本熱力過程的過程方程式、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示及狀態(tài)參數(shù)的變化與過程中的功量、熱量的計算方法。(4)熱力學(xué)第二定律:熱力學(xué)第二定律、卡諾定理。(5)實際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)關(guān)系:了解理想氣體狀態(tài)方程偏差,掌握范德瓦爾方程和R-K方程。(6)氣體動力循環(huán):理解活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)與實際循環(huán)。(7)制冷裝置循環(huán):理解逆卡諾循環(huán)以及蒸氣壓縮制冷裝置及循環(huán)。(8)化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ):理解化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)平衡和平衡常數(shù),平衡條件,燃料電池工作原理和過程。