Programmi Laurea Triennale

 

IN/0091 - FISICA TECNICA

Anno Accademico ​2018/2019

Docente
ROBERTO ​BACCOLI (Tit.)
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
ITALIANO ​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/72] ​ ​INGEGNERIA CIVILE [72/00 - Ord. 2013] ​ ​PERCORSO COMUNE550
[70/78] ​ ​INGEGNERIA MECCANICA [78/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

Il corso si prefigge di conseguire i seguenti obiettivi formativi:
Apetti Teorici
a) conoscere le grandezze che definiscono e influenzano un sistema termodinamico complesso;
b) conoscere le leggi della radiazione termica, della trasmissione del calore e gli effetti termodinamici legati alla loro interazione con i corpi.
c)Conoscere i concetti di base che permettono di valutare le efficienze e le prestazioni energetiche dei sistemi per la conversione dell’energia in tutte le sue forme
Aspetti applicativi
saper formulare l’Inquadramento Termodinamico dei sistemi nelle condizioni di scambio di calore, di radiazione termica, lavoro e massa come conseguenza dell’applicazione dei principi della termodinamica. Saper formulare i bilanci di energia massa e materia dei sistemi termodinamici. Saper valutare le efficienze di conversione dei sistemi termodinamici complessi. Saper dimensionare i materiali in relazione alle loro proprietà termotecniche per ottenere specifiche condizioni termodinamiche nell’ambito della trasmissione del calore e della radiazione termica in regime stazionario e monodimensionale.

Prerequisiti

Fisica I e Fisica II; Analisi Matematica I e II

Contenuti

INTRODUZIONE ALLA TERMODINAMICA
Scopo e contenuti della Termodinamica, coordinate termodinamiche generalizzate - Definizione di sistema termodinamico. Le entità di scambio: massa, Lavoro, calore e radiazione.
TRASMISSIONE DEL CALORE E RADIAZIONE TERMICA
Fondamenti della trasmissione del calore per conduzione. La legge di Fourier per la conduzione interna. Conduzione tridimensionale in regime permanente e in regime transitorio. Legge di Fourier di Laplace e di Poisson in forma locale.
Fondamenti della Trasmissione del Calore per convezione.
Il coefficiente di trasmissione del calore per convezione. Meccanismo di trasporto dell'energia e fluidodinamica, concetti fondamentali dello strato limite termico. Convezione Libera e Forzata. Analisi dimensionale, teorema di Buckingham.
Il caso della lastra piana ad incidenza nulla e del cilindro attraversato ortogonalmente.
Radiazione termica.
L'irraggiamento termico del corpo nero, la legge di Plank, legge di Wien. Intensità di radiazione, superfici Lambertiane. Caratteristiche di irraggiamento delle superfici reali, emissività, riflettività assorbitività, e trasmissività monocromatica e totale. Il problema dello scambio termico per irraggiamento tra superfici nere e superfici grigie. L'analogia elettrica con il metodo dei fattori di vista. Meccanismi combinati di scambio termico (conduzione convezione e irraggiamento), Analogia tra flusso termico e flusso elettrico
I PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA (0,I°,II°,III° )
Il primo principio della termodinamica per sistemi senza deflusso.
Lavoro significativo ai fini termodinamici
Lavoro adiabatico ed Energia Interna
Conversione del Lavoro in Calore
Estensione del primo principio della termodinamica alla radiazione termica
Equazioni del 1° principio per processi quasi statici
Calcolo degli scambi di Calore e di Lavoro per sistemi pvt
Calcolo degli scambi di Calore e di Lavoro, variazione di Energia interna ed Entalpia per un gas ideale nei processi fondamentrali processo isotermo Processo adiabatico quasi statico processo isocoro, processo isobaro e processo politropico. La superficie p,v,T per una sostanza pura.
Termodinamica dei sistemi aperti.
Equazione del 1° Principio della Termodinamica per i fluosistemi, Applicazione ai principali processi: scambiatori di calore espansore , ugello, diffusore, laminazione.

Conversione del calore in lavoro, il 2° principio della termodinamica, le macchine termiche motrici e frigorifere.
Processo di conversione del Calore in Lavoro
la macchina monotermica ideale,
la macchina bi-termica ideale (di Carnot) e il principio economico
Enunciati del 2° principio della Termodinamica (secondo Kelvin –Planck, Clausius e l'unicità della adiabatica quasi statica passante per un punto).
Equivalenza degli enunciati del 2° P. d. T.
la funzione "frigorifera" e di “pompa di Calore

Teoremi cardinali – temperatura termodinamica, exergia, espressione matematica del 2° principio, piani termodinamici.
Il teorema di Carnot
Conseguenze del teorema di Carnot
Definizione della Temperatura termodinamica
Il concetto di exergia. Analisi exergetica di un processo.
Teorema di Clausius; istituzione della funzione di stato Entropia
Analisi termodinamica della reversibilità dei processi alla luce del 2° P. d. T
Piani termodinamici di usuale impiego in termotecnica Diagramma (T,s,),
Diagramma (h,s),
Diagramma (p,h),
Diagramma (T,h),

Metodi Didattici

INTRODUZIONE ALLA TERMODINAMICA (teoria 4 ore, esercitazioni 1 ora )
CALORE E RADIAZIONE TERMICA (teoria 8 ore esercitazioni 6 ore)
IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA PER SISTEMI SENZA DEFLUSSO (teoria 9 ore esercitazioni 4 ore)
TERMODINAMICA DEI sistemi aperti (teoria 4 ore esercitazioni 2 ore)
CONVERSIONE DEL CALORE IN LAVORO 2° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
MACCHINE TERMICHE MOTRICI E FRIGORIFERE (teoria 5 ore esercitazioni 2 ore)
TEOREMI CARDINALI – TEMPERATURA TERMODINAMICA EXERGIA ESPRESSIONE MATEMATICA DEL 2° PRINCIPIO PIANI TERMODINAMICI (teoria 4 ore esercitazioni 1 ore)

Verifica dell'apprendimento

La verifica dei risultati dell’apprendimento consiste nello svolgimento, in forma scritta, di 6 quesiti puntuali che riguardano gli argomenti svolti a lezione, di cui:
2 quesiti sulla parte puramente teorica del corso
4 esercizi di applicazione di calcolo sugli argomenti svolti a lezione. Le risposte corrette senza essere accompagnate da un’adeguata giustificazione potranno non essere giudicate con punteggio pieno.

Testi

"Fondamenti di termodinamica per ingegneri" M.W Zemansky M.M. Abbott H.C. Van Hess Zanichelli
"Lezioni di Fisica Tecnica" Paolo Giuseppe Mura Cuec editore
"Principi di trasmissione del calore" Frank Kreith Liguori Editore
"Termodinamica Applicata" Lino Mattarolo Cleup editrice
Thermodynamics: an engineering aproach, Yunus A. Cengel, Michael A. Boles

Altre Informazioni

http://people.unica.it/robertobaccoli/didattica/

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