FISICA TECNICA

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA TECNICA AMBIENTALE (ING-IND/11)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

ITALIANO

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.

CENNI DI CODICI DI CALCOLO CFD PER LA TERMOFLUIDODINAMICA.

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.

CENNI DI CODICI DI CALCOLO CFD PER LA TERMOFLUIDODINAMICA.

Bibliografia

1) G. Lorenzini, “Elementi di Fisica Tecnica”, Pitagora Editrice, Bologna.
2) Giulianini, “Fondamenti di Fisica Tecnica”, Patron
3)Y.A. Cengel, J.M. Cimbala, R.H. Turner, Elementi di Fisica Tecnica, Mc Graw Hill
4) Y.A Cengel, G. Dall'O', L. Sarto, Fisica Tecnica Ambientale, Mc Graw Hill
5) S. Bird, Higher Engineering Mathematics, Routledge, Taylor & Francis

Metodi didattici

PRESENTAZIONE DI TEORIA E APPLICAZIONI, VALUTAZIONI DELL'APPRENDIMENTO.

Modalità verifica apprendimento

ESAME SOLO SCRITTO CON ESERCIZI E DOMANDE DI TEORIA.