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宏志Hung-Chih 甘 Kan

熱力學是研究熱現象中物態轉變和能量轉換規律的學科,本課程主要教授熱力學三大定律,熱機原理及熵的介紹,是科技產業(包含半導體、光電科技、奈米科技、量子技術等)的基礎課程。全課程共有34支影片,內容如下說明:

1. 熱力學應用及其基本概念介紹及重要名詞定義。

2. 能量存在方式說明、熱力學第一定律介紹及應用分析。

3. 純質之熱力性質介紹及能量的傳遞與熱力性質之關係、熱力性質表及圖之查尋及應用。

4. 封閉系統之質能分析。

5. 控制體積之質能分析。

6. 熱力學第二定律介紹及應用分析。

7. 熵的定義及應用說明。

8. 封閉系統及控制體積之可用能分析。

9. 蒸汽動力廠與內燃機之原理及應用說明與分析。

10. 冷凍與空調系統之原理及應用說明與分析。

6. 熱力學第二定律介紹及應用分析。

7. 熵的定義及應用說明。

8. 封閉系統及控制體積之可用能分析。

9. 蒸汽動力廠與內燃機之原理及應用說明與分析。

10. 冷凍與空調系統之原理及應用說明與分析。

參考書目:

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熱力學是研究熱現象中物態轉變和能量轉換規律的學科,本課程主要教授熱力學三大定律,熱機原理及熵的介紹,是科技產業(包含半導體、光電科技、奈米科技、量子技術等)的基礎課程。全課程共有34支影片,內容如下說明:

1. 熱力學應用及其基本概念介紹及重要名詞定義。

2. 能量存在方式說明、熱力學第一定律介紹及應用分析。

3. 純質之熱力性質介紹及能量的傳遞與熱力性質之關係、熱力性質表及圖之查尋及應用。

4. 封閉系統之質能分析。

5. 控制體積之質能分析。

6. 熱力學第二定律介紹及應用分析。

7. 熵的定義及應用說明。

8. 封閉系統及控制體積之可用能分析。

9. 蒸汽動力廠與內燃機之原理及應用說明與分析。

10. 冷凍與空調系統之原理及應用說明與分析。

6. 熱力學第二定律介紹及應用分析。

7. 熵的定義及應用說明。

8. 封閉系統及控制體積之可用能分析。

9. 蒸汽動力廠與內燃機之原理及應用說明與分析。

10. 冷凍與空調系統之原理及應用說明與分析。

參考書目:

  1. Sears and Zemansky’s University Physics, Young and Freedman, 13th edition, Pearson.

  2. Physics for Scientists and Engineers, Giancoli 4th edition, Pearson.

  3. Physics for Scientists and Engineers, Serway Jewett, 6th edition, Thomson.

  4. Fundamentals of Physics, Halliday, Resnick, and Walker, 5th edition, Wiley.

  5. “University Physics” ( Revised edition ) Harris Benson ( John Wiley & Sons Inc. )

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What's inside

Learning objectives

  • 能了解熱力學基本原理。
  • 建立正確的熱力學第一定律觀念與數學演算技巧。
  • 建立正確的熱力學第二定律觀念與數學演算技巧。
  • 評估系統熵變化和計算以確定一個過程的可逆或不可逆性。

Syllabus

CH 1
Unit 1 Temperature and Thermal Expansion

參考資料:

1.Coefficient of Volume Expansion, near20℃資料引用自Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics(English) 4th 版本 p.460 2.伸縮縫照片引用自雲林縣政府新聞處-公共關係科

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參考資料:

1.理想氣體操作程式引用自PhET https://phet.colorado.edu/zh_TW/

參考資料:

1.Specific Heats 表格引用自Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics(English) 4th 版本 p.499 2.Thermal conduction表格引用自Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics(English) 4th 版本 p.516 3.熱傳導影片引用自https://www.youtube.com/watch?v=Pp9Ya... 4.操作程式引用自PhEThttps://phet.colorado.edu/zh_TW/

參考資料:

1.理想氣體操作程式引用自PhEThttps://phet.colorado.edu/zh_TW/

參考資料:

1.Simple Thermodynamic Processes and the First Law 表格引用自 Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics(English) 4th 版本 p.510

Traffic lights

Read about what's good
what should give you pause
and possible dealbreakers
涵蓋熱力學三大定律,為半導體、光電、奈米和量子技術等科技產業奠定基礎
建立正確的熱力學第一定律觀念與數學演算技巧,這對於解決實際問題至關重要
建立正確的熱力學第二定律觀念與數學演算技巧,這對於解決實際問題至關重要
評估系統熵變化和計算以確定一個過程的可逆或不可逆性,這對於理解熱力學至關重要
參考書目包括 Sears and Zemansky’s University Physics 和 Physics for Scientists and Engineers,這些都是大學物理學的標準教材

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Reviews summary

熱力學基礎概念與應用

根據學習者表示,這門《熱力學》課程獲得了壓倒性的好評。學生們普遍讚揚老師講解清晰易懂,能夠深入淺出地介紹複雜概念,並且善用生活化與實際應用範例,讓抽象理論變得具體且容易理解。課程內容被認為紮實且結構完整,成功地為學習者打下紮實的熱力學基礎,涵蓋了所有核心定律與概念。雖然學生指出熱力學本身具有一定難度,對於完全零基礎的學習者可能需要更多時間消化,並建議具備物理基礎,但課程對於工科背景學生或想複習基礎者而言非常適合,對於釐清模糊觀念、準備考試及未來研究或業界應用都非常有幫助。總體而言,這是一門高品質的熱力學入門與基礎強化課程
完整涵蓋熱力學重要概念與定律
"課程內容規劃很完整,從基礎到應用都有涵蓋。"
"特別是熵的部分,之前一直搞不懂,這門課聽完有點感覺了。"
"課程內容是基本的熱力學,老師教法中規中矩。沒有太多驚喜,但該有的內容都有。"
"這門課程涵蓋了熱力學基礎,對我的學業幫助很大。"
結合實際應用,理解原理更深入
"從日常生活中的例子引入熱力學,深入淺出..."
"結合生活中的例子,讓枯燥的理論變得有趣。"
"搭配實際的例子,讓抽象的物理觀念具體化。"
"課程內容很實用,學到的東西跟業界的應用有關聯。"
"對理解熱機、冰箱等原理很有幫助。"
課程內容結構完整,打下良好基礎
"課程內容紮實,老師的講解很清晰,對建立熱力學基本觀念很有幫助。"
"課程內容非常豐富,老師講解的很仔細,每個章節內容都很紮實。"
"老師很用心,課程內容廣度夠。"
"課程內容設計完整,概念銜接良好。很棒的一堂課!"
"這門課的老師講得比較細,讓我能把一些模糊的觀念釐清。"
老師講解概念清晰,幫助理解
"老師教得很棒!...深入淺出,觀念建立很清楚。"
"老師的講解很清晰,對建立熱力學基本觀念很有幫助。"
"很棒的熱力學入門課,老師講解細緻,能幫助理解熱力學三大定律。"
"很不錯的課程,老師對於熱力學的概念講解的很清楚..."
"老師用淺顯易懂的方式解釋複雜的熱力學原理,讓我對這個領域產生了興趣。"
對初學者或需複習基礎者較適合
"雖然有些數學推導需要花點時間消化,但整體來說很棒!推薦給工科背景的同學。"
"熱力學是比較難的學科,老師能講到這樣已經很厲害了!"
"深度上可能對物理系學生稍嫌不足,對工科或初學者很適合。"
"對於完全沒接觸過熱力學的人來說,可能需要花更多時間去理解。建議先修過普物或有物理基礎。"

Activities

Be better prepared before your course. Deepen your understanding during and after it. Supplement your coursework and achieve mastery of the topics covered in 《熱力學》 with these activities:
參考《熱力學》教科書
參考物理學教科書,可以幫助學生更深入地理解熱力學的原理和應用,並提供更多的例題和練習。
Show steps
  • 閱讀熱力學相關章節。
  • 完成章節末尾的練習題。
  • 查閱書中的例題,理解解題思路。
閱讀《大學物理學》
閱讀大學物理學教材,可以幫助學生建立熱力學的基礎知識,並提供更多的例題和練習。
Show steps
  • 閱讀熱力學相關章節。
  • 完成章節末尾的練習題。
  • 查閱書中的例題,理解解題思路。
製作熱力學概念圖
通過製作概念圖,可以幫助學生整理和理解熱力學的各個概念之間的關係。
Show steps
  • 列出熱力學課程中涉及的所有重要概念。
  • 使用概念圖軟體或手繪方式,將這些概念連接起來。
  • 添加簡要的解釋,說明概念之間的關係。
  • 檢查概念圖的完整性和準確性。
Three other activities
Expand to see all activities and additional details
Show all six activities
練習熱力學計算題
通過大量的練習,可以鞏固對熱力學公式和概念的理解,提高解題能力。
Show steps
  • 從教科書或網上尋找熱力學計算題。
  • 獨立完成計算題。
  • 核對答案,分析錯誤原因。
  • 針對錯誤的題目,重新學習相關知識點。
輔導其他同學
通過輔導其他同學,可以加深自己對熱力學知識的理解,並提高表達能力。
Show steps
  • 主動幫助其他同學解決熱力學問題。
  • 組織學習小組,共同討論熱力學難點。
  • 在線上論壇或社群回答其他同學的提問。
設計一個熱機模型
通過設計熱機模型,可以將熱力學的理論知識應用到實際中,加深對熱機原理的理解。
Show steps
  • 選擇一種熱機類型(例如:斯特林發動機)。
  • 查閱相關資料,了解熱機的工作原理和設計參數。
  • 使用CAD軟體或手繪方式,設計熱機的結構圖。
  • 使用3D列印或其他方式,製作熱機模型。
  • 測試熱機的性能,並進行改進。

Career center

Learners who complete 《熱力學》 will develop knowledge and skills that may be useful to these careers:
熱能工程師
熱能工程師專注於設計、開發和優化涉及熱能轉換和利用的系統。熱力學是熱能工程的基礎。本課程涵蓋了熱力學的三大定律、熱機原理以及熵的概念,這些都是熱能工程師在評估和改進能源系統效率時所必需的。特別是課程中關於蒸汽動力廠和內燃機原理的分析,與熱能工程師的工作直接相關。學習本課程,能幫助你更好地理解能源系統的運作,為熱能工程領域的職業生涯做好準備。
冷凍空調工程師
冷凍空調工程師設計、安裝和維護冷凍和空調系統,這些系統的效率和性能直接取決於對熱力學原理的深入理解。本課程介紹了冷凍與空調系統的原理及應用,這對於冷凍空調工程師來說至關重要。通過學習熱力學定律和熵的概念,工程師可以更好地設計節能且高效的冷凍空調系統。對於希望從事冷凍空調工程的學生來說,本課程將提供堅實的理論基礎。
半導體製程工程師
半導體製程工程師負責優化半導體製造過程,其中溫度控制和熱管理至關重要。熱力學是理解和控制這些過程的關鍵。本課程涵蓋了熱力學的基本概念,包括能量轉換和傳遞,這對於半導體製程工程師來說非常有用。特別是課程中關於熱力學第一定律和第二定律的介紹,有助於工程師分析和改進製程中的熱效率。如果你想在半導體行業發展,本課程將為你提供必要的知識基礎。
光電工程師
光電工程師設計和開發利用光能的系統,熱力學在光電元件的熱管理和效率優化中扮演重要角色。本課程介紹了熱力學的基本原理,包括能量轉換和熵的概念,這些對於光電工程師來說是不可或缺的。課程中關於能量傳遞和熱力性質的討論,可以幫助光電工程師更好地理解光電系統中的熱效應,從而提高元件的性能。學習本課程,能讓你更好地掌握光電工程的理論基礎。
材料工程师
材料工程師研究和開發新型材料,並優化現有材料的性能。熱力學在材料的熱處理和相變過程中起著關鍵作用。本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括熱力學定律和熵的概念,這對於材料工程師來說是必備知識。課程中關於熱力性質和能量傳遞的介紹,可以幫助工程師更好地理解材料在高溫下的行為。對於希望從事材料工程的學生來說,本課程將提供寶貴的理論基礎。
量子技術研究員
量子技術研究員探索和開發基於量子力學的新技術。熱力學在理解和控制量子系統的熱行為方面至關重要。本課程介紹了熱力學的基本原理,包括熵的概念和熱力學定律,這對於從事量子技術研究的人來說是必要的。儘管傳統熱力學與量子力學有所不同,但本課程仍然可以幫助研究員建立對能量和熵的基本理解,從而更好地理解量子系統。如果你對量子技術感興趣,本課程或許可作為一個起點。
能源顧問
能源顧問評估能源使用情況並提供節能解決方案。他們需要了解熱力學原理,以便分析和改進能源效率。本課程涵蓋了熱力學的基本概念,包括熱機原理和能量轉換,這對於能源顧問來說非常有用。課程中關於蒸汽動力廠和內燃機的討論,可以幫助顧問評估不同能源系統的效率。對於希望從事能源諮詢的學生來說,學習本課程或可提供有用的背景知識。
机械工程师
機械工程師設計和製造各種機械設備和系統。熱力學是機械工程的核心學科之一,用於分析和設計熱機、動力系統和熱交換器等。本課程涵蓋了熱力學的三大定律、熱機原理以及熵的概念,這些都是機械工程師在工作中經常遇到的。課程中關於蒸汽動力廠和內燃機的分析,與機械工程的許多應用直接相關。學習本課程,或許能夠幫助你更好地掌握機械工程的理論基礎。
化学工程师
化學工程師設計和操作化學反應和分離過程。熱力學是理解化學反應平衡和能量變化的關鍵。本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括能量轉換和熵的概念,這對於化學工程師來說是有用的。課程中關於熱力學定律和熱力性質的討論,可以幫助工程師更好地理解化學過程中的能量流動。對於化學工程專業的學生,本課程或許可提供有益的補充知識。
航空工程师
航空工程師設計和開發飛機和航天器。熱力學在引擎設計和空氣動力學分析中扮演重要角色。本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括熱力學定律和熱機原理,這些對於航空工程師來說是有用的。課程中關於熱力學循環和能量轉換的討論,可以幫助工程師更好地理解航空引擎的運作。對於希望從事航空工程的學生來說,本課程或許可提供一個有用的起點。
核工程师
核工程師設計和操作核反應爐和核能系統。熱力學在核反應爐的熱傳遞和能量轉換中至關重要。本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括熱力學定律和熵的概念,這對於核工程師來說是有用的。課程中關於能量傳遞和熱力性質的討論,可以幫助工程師更好地理解核反應爐中的熱行為。對於核工程領域有興趣的學生,本課程或許可作為一個有用的基礎。
环境工程师
環境工程師致力於保護環境和改善環境質量。熱力學在理解和控制污染物排放和處理廢棄物方面有所應用。本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括能量轉換和熵的概念,這對於環境工程師來說是有用的。課程中關於熱力學定律和熱力性質的討論,可以幫助工程師更好地理解環境系統中的能量流動。希望從事環境工程的學生,本課程或許可提供有益的背景知識。
可再生能源工程師
可再生能源工程師設計和開發利用太陽能、風能和地熱等可再生能源的系統。 理解能量轉換和效率是取得成功的關鍵。 本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括熱力學定律和熱機原理,這對於學生可能有所幫助。課程中關於能量傳遞和熱力效率的討論對於理解可再生能源轉換過程可能是有用的。對於有志於可再生能源領域的學生來說,本課程或許可提供有用的基礎。
土木工程师
土木工程師設計和建造基礎設施項目,例如橋樑、建築物和道路。 熱力學在理解材料的熱膨脹和收縮以及設計能源效率高的建築物方面可以發揮作用。 本課程涵蓋了熱力學的基本原理,包括溫度和熱膨脹,這對於學員或許可行。課程中關於熱力學和熱膨脹的討論或許可以幫助工程師更好地了解建築材料在不同溫度下的行為。對於希望從事土木工程的學生來說,本課程或許可提供相關信息。
教學助理
教學助理協助教授準備課程材料、批改作業和輔導學生。對熱力學有紮實的理解,有助於有效地傳達概念。本課程涵蓋熱力學基本原理,包括熱力學三大定律、熱機原理和熵,這些知識點對於教學助理來說非常實用。更具體地說,透過課程中對熱力學概念的清晰解釋和應用,教學助理可以更好地輔導學生,幫助他們掌握相關知識。學習本課程,可能會提高教學助理對熱力學的理解。

Reading list

We've selected two books that we think will supplement your learning. Use these to develop background knowledge, enrich your coursework, and gain a deeper understanding of the topics covered in 《熱力學》.
本書是大學物理學的經典教材,涵蓋了熱力學的基本概念和應用。它提供了清晰的解釋和大量的例題,有助於學生理解熱力學的原理。本書作為參考書目,可以幫助學生更深入地理解課程內容。
本書是物理學的經典教材,其中熱力學部分講解清晰,例題豐富。本書可以作為熱力學課程的補充教材,幫助學生更深入地理解熱力學的原理和應用。本書提供了大量的練習題,可以幫助學生鞏固所學知識。

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