Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire le nozioni di base della termodinamica, della fluidodinamica e della trasmissione del calore necessarie ai fini dell’analisi energetica dei sistemi. In particolare ci si propone di fornire allo studente le nozioni di base riguardo i fenomeni fisici fondamentali che regolano il sistema edificio-impianto, nonché l’interazione tra edificio ed ambiente circostante.
Al termine del corso lo gli studenti dovranno:
1) conoscere i concetti e le definizioni utilizzati nella termodinamica, nella fluidodinamica e nella trasmissione del calore;
2) aver compreso i concetti fondamentali ed essere in grado di applicarli ai problemi pratici;
3) aver sviluppato le abilità necessarie per risolvere, anche in forma numerica, i problemi della termodinamica, della fluidodinamica e della trasmissione del calore
Contenuti dell'insegnamento
Unità di misura e richiami di fisica classica.
Richiami di cinematica e dinamica.
Termodinamica.
Sistemi chiusi e aperti.
Miscele di aria e vapore d’acqua.
Fluidodinamica.
Trasmissione del calore
Comfort termoigrometrico
Programma esteso
Richiami di fisica classica .
Definizione di misura. Unità di misura fondamentali e derivate. Analisi. Richiami di cinematica e dinamica: velocità, accelerazione, forza, massa, peso, densità, lavoro, energia, potenza. Energia cinetica e potenziale. Principi di conservazione dell’energia. Stati della materia. Definizione di pressione, pressione atmosferica. Legge di Stevino, pressione idrostatica. Misure di pressione.
Termodinamica
Generalità e definizioni. Sistemi chiusi. Primo principio della termodinamica e proprietà energia. Secondo principio della termodinamica. Reversibilità e Irreversibilità. Macchine termiche dirette ed inverse. Macchina reversibile. Entropia. Sistemi semplici monocomponenti. Superficie (p, v, T) e diagrammi termodinamici (p, v) e (p, T). Proprietà dei liquidi. Proprietà e trasformazioni dei vapori saturi e surriscaldati. Gas perfetti. Proprietà e trasformazioni dei gas perfetti. Sistemi aperti. Equazioni di bilancio di massa ed energia. Esempi applicativi di sistemi aperti. Miscele di aria e vapore d’acqua. Miscele di gas perfetti: proprietà principali.
Miscele di aria e vapor d’acqua: la psicrometria dell’aria.
Principali proprietà delle miscele di aria umida: temperatura a bulbo secco, titolo, grado igrometrico, grado di
saturazione, entalpia. Descrizione del Diagramma psicrometrico e suo uso. Temperatura di rugiada, di saturazione adiabatica e di bulbo umido. Misura del grado igrometrico: lo psicrometro. Principali trasformazioni delle miscele di aria umida: riscaldamento e raffreddamento sensibile; raffreddamento con deumidificazione; umidificazione; miscelazione adiabatica.
Fluidodinamica.
Aspetti fisici del moto di un fluido. Portata in volume e in massa, velocità media del fluido. Viscosità. Moto laminare e moto turbolento. Strato limite fluidodinamico. Numero di Reynolds. Moto dei fluidi nei condotti.
Equazione di bilancio dell'energia meccanica. Equazione di Bernoulli. Perdite di carico. Teorema di Buckingham. Misure di velocità e di portata.
Trasmissione del calore.
Conduzione. Legge di Fourier. Conduzione stazionaria. Analogia elettrica. Convezione. Analisi dimensionale. Convezione forzata, naturale e mista. Irraggiamento termico. Generalità e definizioni. Leggi dell'irraggiamento.Fattore di forma e sue proprietà. Applicazioni relative al mutuo scambio
radiativo tra superfici nere e grigie. Contemporanea presenza di diverse modalità di scambio. Coefficiente globale di scambio termico. Trasmittanza di una parete.
Comfort termoigrometrico
Psicologia umana, bilancio termico del corpo umano, metabolismo, vestiti, fattori ambientali, standards
Bibliografia
CENGEL YUNUS A., TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Ed Mc Graw Hill.
G. CAMMARATA: FISICA TECNICA AMBIENTALE, Ed Mc Graw Hill
Metodi didattici
Il corso è erogato tramite lezioni frontali.
Modalità verifica apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta obbligatoria ed un esame orale facoltativo. Sono argomento di esame anche problemi numerici del tipo di quelli presentati durante le lezioni.
