Obiettivi formativi
Saper conoscere e valutare tutti i processi, naturali e industriali, che coinvolgano calore, lavoro e moto dei fluidi.
Prerequisiti
nozioni elementari di Fisica e di Matematica.
Contenuti dell'insegnamento
UNITÀ DI MISURA
ENERGIA, LAVORO, POTENZA
TERMODINAMICA: PRIMO E SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
DIAGRAMMI TERMODINAMICI
MISCELE DI ARIA E VAPOR D'ACQUA
I FLUIDI: DEFINIZIONI, STATICA, CINEMATICA E DINAMICA
PERDITE DI CARICO
TRASMISSIONE DEL CALORE: CONDUZIONE, CONVEZIONE, IRRAGGIAMENTO
CLASSIFICAZIONE SCAMBIATORI DI CALORE E COEFFICIENTE GLOBALE DI SCAMBIO TERMICO
Programma esteso
IL METODO SCIENTIFICO; GRANDEZZE FISICHE E LORO PROPRIETÀ; COSA VUOL DIRE MISURARE; SISTEMA INTERNAZIONALE; GRANDEZZE FONDAMENTALI E GRANDEZZE DERIVATE; ESPONENZIALI E MULTIPLI DECIMALI. CIFRE SIGNIFICATIVE. IL CAMBIO DELL’UNITÀ DI MISURA; EQUAZIONI DIMENSIONALI. ERRORI DI MISURAZIONE. ENERGIA, LAVORO, POTENZA: DEFINIZIONI; ENERGIA CINETICA E POTENZIALE; TEOREMA DELLE FORZE VIVE (DELL'ENERGIA CINETICA); FORZE CONSERVATIVE; PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA MECCANICA. TERMODINAMICA: SISTEMA TERMODINAMICO; APPROCCIO MICROSCOPICO (TERMODINAMICA STATISTICA) E MACROSCOPICO; PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA PER SISTEMI CHIUSI; ENERGIA INTERNA; LAVORO DI VOLUME; ENTALPIA; PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA IN FORMA ENTALPICA PER SISTEMI CHIUSI.
DIAGRAMMA TERMODINAMICO (V, p); TRASFORMAZIONI REVERSIBILI E IRREVERSIBILI; SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: ENUNCIATI DI CLAUSIUS (+ LORENTZ) E KELVIN; MOTO PERPETUO DI SECONDA SPECIE; TEOREMA DI CARNOT; CICLO DI CARNOT; ENTROPIA; TEOREMA DI AUMENTO DELL'ENTROPIA; DIAGRAMMA (s, T).
MISCELE DI ARIA E VAPOR D'ACQUA: DEFINIZIONI DI BASE, UMIDITA' SPECIFICA, UMIDITA' RELATIVA, ENTALPIA SPECIFICA, CALORI SPECIFICI DELL'ARIA UMIDA, DIAGRAMMA DI CARRIER.
MISCELE DI ARIA E VAPOR D'ACQUA: STATO TERMODINAMICO DELL'ARIA UMIDA: TEMPERATURA DI BULBO SECCO, TEMPERATURA DI BULBO BAGNATO, TEMPERATURA DI RUGIADA; TRASFORMAZIONI DI UNA MISCELA ARIA VAPOR D'ACQUA: RISCALDAMENTO/RAFFREDDAMENTO SEMPLICE; RAFFREDDAMENTO CON DEUMIDIFICAZIONE.
I FLUIDI: DEFINIZIONI, DEFORMABILITA', COMPRIMIBILITA' (LIQUIDI E GAS), MASSA VOLUMICA, VISCOSITA', SFORZI TANGENZIALI, FLUIDI PERFETTI. ESEMPI E APPLICAZIONI SUGLI SFORZI TANGENZIALI IN UN FLUIDO: GEOMETRIA CILINDRICA, ALTRE GEOMETRIE. LA VISCOSITA' DINAMICA. LA LEGGE DI NEWTON E I FLUIDI NEWTONIANI. VISCOSITA'-TEMPERATURA: RELAZIONI PER GAS E LIQUIDI.
I FLUIDI: FLUIDI NON-NEWTONIANI: EQUAZIONE E CURVA REOLOGICA; LA CLASSIFICAZIONE; I REGIMI DI MOTO: IL NUMERO DI REYNOLDS.
STATICA DEI FLUIDI: PRESSIONE IN UN FLUIDO IN QUIETE; BILANCIO DI FORZE; VARIAZIONE DI PRESSIONE IN UN FLUIDO IN QUIETE; LEGGE DI STEVINO; LEGGE DI PASCAL; PRINCIPIO DEI VASI COMUNICANTI; IL CASO DEL TUBO AD U CON DUE LIQUIDI; LA LEGGE DI ARCHIMEDE.
CINEMATICA E DINAMICA DEI FLUIDI: METODO LAGRANGIANO ED EULERIANO; REGIME STAZIONARIO; LINEE E TUBI DI FLUSSO; EQUAZIONE DI CONTINUITA'; TEOREMA DI BERNOULLI.
TRASMISSIONE DEL CALORE: GENERALITA’ E DEFINIZIONI DI BASE. LA CONDUZIONE: LEGGE DI FOURIER, EQUAZIONE DI LAPLACE, STRATO PIANO SEMPLICE. LA CONVEZIONE: GENERALITA' E LEGGE DI NEWTON. IRRAGGIAMENTO: GENERALITA' E LEGGE DI STEFAN-BOLTZMANN, CORPI NERI, EMISSIVITA', POTENZA TERMICA RADIANTE NETTA TRA 2 SUPERFICI. MODALITA' COMBINATE DI SCAMBIO TERMICO.
LA CLASSIFICAZIONE DEGLI SCAMBIATORI DI CALORE E IL COEFF. GLOBALE DI SCAMBIO TERMICO NEL CASO DI PARETE PIANA.
Bibliografia
1) G. Lorenzini, “Lezioni di Fisica Tecnica 1”, Pitagora Editrice, Bologna.
2) Y. Cengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, Mc Graw-Hill, USA.
3) A. Giulianini, “Fondamenti di Fisica Tecnica”, Patron, Bologna.
Metodi didattici
Lucidi estesi proiettati ed illustrati dal docente; lavoro a gruppi tra gli studenti ed interazione costante studenti-docente.
Modalità verifica apprendimento
Esame solo scritto con quesiti di teoria ed esercizi.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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