Obiettivi formativi
ACQUISIRE LE NOZIONI ED I METODI FONDAMENTALI PER AFFRONTARE I PROBLEMI COLLEGATI ALL'USO DELL'ENERGIA, DEI FLUIDI E DEI SISTEMI MULTI-FASE MULTI-COMPONENTE,CON LE RELATIVE TRASFORMAZIONI DI INTERESSE PRATICO. ACQUISIRE LE NOZIONI ED I METODI FONDAMENTALI PER AFFRONTARE I PROBLEMI COLLEGATI ALL'USO DELL'ENERGIA, DEI FLUIDI E DEI SISTEMI MULTI-FASE MULTI-COMPONENTE,CON LE RELATIVE TRASFORMAZIONI DI INTERESSE PRATICO.
Prerequisiti
NOZIONI UNIVERSITARIE BASILARI DI FISICA E MATEMATICA.
Contenuti dell'insegnamento
MISURE ED ERRORI DI MISURA.
ENERGIA, LAVORO, POTENZA.
TERMODINAMICA: PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA; SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA.
MISCELE DI ARIA E VAPOR D'ACQUA.
I FLUIDI.
STATICA DEI FLUIDI.
CINEMATICA E DINAMICA DEI FLUIDI.
TRASMISSIONE DEL CALORE: CONDUZIONE, CONVEZIONE, IRRAGGIAMENTO.
MACCHINE FRIGORIFERE E POMPE DI CALORE.
SCAMBIATORI DI CALORE.
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.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. FLUIDI NON-NEWTONIANI: EQUAZIONE E CURVA REOLOGICA; LA CLASSIFICAZIONE CON ESEMPI E APPLICAZIONI; 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: LA CONDUZIONE: LEGGE ED EQUAZIONE DI FOURIER, EQUAZIONE DI LAPLACE. CASI STUDIO PARTICOLARI: STRATO PIANO SEMPLICE E COMPOSTO; STRATO PIANO COMPOSTO PLURIMO, STRATO CILINDRICO SEMPLICE,
STRATO CILINDRICO COMPOSTO, STRATO SFERICO SEMPLICE.
LA CONVEZIONE: GENERALITA’, LEGGE DI NEWTON PER LA CONVEZIONE. CONVEZIONE FORZATA DI UN FLUIDO IN UN CONDOTTO: EQUAZIONI DI BILANCIO.
CONVEZIONE FORZATA DI UN FLUIDO IN UN CONDOTTO: CONDIZIONE AL CONTORNO DI TEMPERATURA COSTANTE O FLUSSO TERMICO COSTANTE. PERDITE DI CARICO E DIAGRAMMA DI MOODY.
IRRAGGIAMENTO: GENERALITA' E LEGGE DI STEFAN-BOLTZMANN, CORPI NERI, EMISSIVITA', POTENZA TERMICA RADIANTE NETTA TRA 2 SUPERFICI. MODALITA' COMBINATE DI SCAMBIO TERMICO.
MACCHINE FRIGORIFERE E POMPE DI CALORE: COEFFICIENTE DI PRESTAZIONE; CICLO INVERSO DI CARNOT; CICLO INVERSO A COMPRESSIONE DI VAPORE IDEALE; INFORMAZIONI SULLE POMPE DI CALORE; REFRIGERANTI.
SCAMBIATORI DI CALORE: GENERALITA’ E CLASSIFICAZIONE; COEFFICIENTE GLOBALE DI SCAMBIO TERMICO; FATTORE DI INCROSTAZIONE; DIMENSIONAMENTO SCAMBIATORE. SCAMBIATORI DI CALORE: DIFFERENZA MEDIA LOGARITMICA DI TEMPERATURA; METODO EPSILON-NTU E SCELTA DI UNO SCAMBIATORE.
Bibliografia
1) G. Lorenzini, “Elementi di Fisica Tecnica”, Pitagora Editrice, Bologna.
2) Giulianini, “Fondamenti di Fisica Tecnica”, Patron
Metodi didattici
PRESENTAZIONE DI TEORIA E APPLICAZIONI, VALUTAZIONI DELL'APPRENDIMENTO. IN PRESENZA O DA REMOTO IN FUNZIONE DELLA SITUAZIONE COVID.
Modalità verifica apprendimento
ESAME SOLO SCRITTO CON ESERCIZI E DOMANDE DI TEORIA. SIA IN PRESENZA SIA IN CASO DI ESAMI DA REMOTO. IN QUEST'ULTIMO CASO LE MODALITA' OPERATIVE SARANNO CHIARITE DAL DOCENTE DURANTE IL CORSO.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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