FISICA TECNICA E SISTEMI ENERGETICI

Docente

Descrizione

Obiettivi formativi

Acquisire la conoscenza dei:

• principi fondamentali della Termodinamica,
• dei principali meccanismi di trasmissione del calore;
• principi fondamentali dell’acustica.

er tutti e tre i punti citati, si pone come obiettivo fondamentale l'acquisizione delle conoscenze necessarie per applicare i principi di base a sistemi industriali e civili ed interesse ambientale

Programma

TERMODINAMICA (4 cfu).

• Introduzione al corso e definizioni.
• Sistemi Termodinamici. Sistemi chiusi e sistemi aperti.
• Primo Principio: Primo Principio per trasformazioni cicliche; calori specifici, conservazione della massa.
• Trasformazioni termodinamiche. Diagrammi termodinamici. Vapori saturi. Gas ideali: generalità; equazione di stato; trasformazioni dei gas ideali. Sostanze pure: generalità; diagrammi (p,v,T), (p,T) e (p,v); proprietà termodinamiche. miscele d'aria e vapr d'acqua
• Secondo Principio: enunciati; reversibilità ed irreversibilità; Ciclo di Carnot cicli termodinamici reversibili; entropia.
• Cicli a gas: Benzina, Diesel Brayton
• Cicli termodinamici a vapore: ciclo di Rankine; ciclo frigorifero.
• Psicometria e applicazioni psicrometriche

TRASMISSIONE DEL CALORE. (3CFU)

• Modalità di scambio termico. Generalità e definizioni.
• Conduzione. La legge di Fourier. Conducibilità termica. L'equazione di Fourier. Conduzione stazionaria senza generazione di calore. Analogia elettrotermica, conduzione transitoria a parametri concentrati
• Convezione. Generalità. Convezione forzata, naturale e mista. Cenni di analisi dimensionale. Convezione forzata: casi particolari. Convezione naturale e mista: casi particolari.
• Trasmittanza di una parete e coefficiente globale di scambio termico. Scambiatori di calore
• Irraggiamento. Generalità. Definizioni. Grandezze fondamentali. Radiazione del corpo nero. Leggi fondamentali dell'irraggiamento.
• Applicazioni tecniche. Generalità. Conduzione e convezione.
• Isolamento termico.
• Confort termico; metabolismo; abbigliamento, scambi termici alla superficie corporea, PMV,PPD, disconfort locali 

ACUSTICA (2 CFU)

• Il suono, le frequenze, operazioni in acustica
• propagazione in campo aperto e chiuso (fonoisolanza e fonoassorbenza)
• acustica psicofisica
• legislazione per luoghi di lavoro, ambienti esterni e residenziali interni

Prerequisiti del corso

• Analisi Matematica I
• Concetti fondamentali dell'Analisi. Limiti, derivate ed integrali. Studi di funzione.
• È indispensabile che gli studenti possiedano le nozioni elementari di Matematica, Algebra e Geometria (trigonometria, logaritmi, equazioni algebriche, etc.) che non fanno parte, a rigore, dei programmi di Analisi Matematica ma ne costituiscono prerequisito. Nozioni di base sulle equazioni differenziali.
• Fisica Generale
• Concetti e grandezze fondamentali della Meccanica: forza, lavoro, energia potenza. Unità di misura e loro utilizzo nei calcoli, con particolare riguardo ai diversi sistemi di unità di misura e alle conversioni fra sistemi.

Bibliografia

• M.J. Moran, H.N. Shapiro, B.R. Munson, D.P. DeWitt Elementi di Fisica Tecnica per l'ingegneria, Edizione italiana McGraw Hill 2011
• Copia delle slide per lezioni disponibile sulla piattaforma

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula

Modalità di verifica dell’apprendimento

L'esame si svolgerà al termine dell’insegnamento secondo il calendario ufficiale degli appelli d’esame.

L’esame è costituito da una prova di ammissione (A) e da una prova orale (B)

Le prove si svolgeranno sotto la supervisione (video se l’esame è svolto a distanza) del docente e dei suoi collaboratori.

(A) Prova di ammissione (punti 6/30)

(A.1) Il superamento della prova di ammissione permette la continuazione dell’esame con la prova orale.

(A.2) Materiale occorrente: calcolatrice, penna e tabelle termodinamiche dell’acqua.

(A.3) Argomento: proprietà e stati termodinamici della materia, trasformazioni, con procedure simili a quelle di esercizi svolti durante il corso.

(A.4) Nella valutazione viene valutata la correttezza delle formule/metodologie usate e del risultato finale, anche rispetto alle unità di misura utilizzate.

(A.5.a) Se in presenza la prova è scritta con durata 30 minuti e verte sulla individuazione numerica della variazione di una proprietà in una trasformazione fra 2 punti termodinamici dell’acqua con rappresentazione grafica del problema.

(A.5.b) Se a distanza (a causa delle misure per l’emergenza Covid-19) la prova verte sull’individuazione numerica di proprietà di 2 punti termodinamici dell’acqua.

(A.6) L’ammissione o la non ammissione alla prova orale viene comunicato nei minuti successivi allo svolgimento della prova e subito prima della prova orale (B).

(B) Prova orale (punti massimi 24/30)

(B.1) Accesso vincolato al superamento della prova di ammissione (A).

(B.2) Prova nello stesso giorno della prova di ammissione (A).

(B.3) Non sono consultabili testi o appunti di qualsiasi genere, a meno di specifiche raccomandazioni del Servizio Disabilità- DSA di Ateneo.

(B.4) Saranno posti 3 quesiti (ciascuno con punti massimi 8/30), uno dei quali può essere un problema posto in forma simbolica, cioè indicando le formule risolutive e con al massimo pochi calcoli elementari svolgibili a mente.

(B.4) I temi dei tre quesiti saranno nell’ambito della termodinamica (primo quesito), della trasmissione del calore e benessere termoigrometrico (secondo quesito) e dell’acustica (terzo quesito).

(B.5) Tali quesiti sono finalizzati a valutare: le conoscenze degli argomenti trattati e delle formule che li regolano, la loro applicazione e le capacità di comprensione dei meccanismi.

(B.6) Il docente si riserva di dare la votazione di 30/30 e Lode, se lo studente risponde in modo perfetto ai tre quesiti e mostra di aver compreso a fondo gli argomenti trattati mostrando abilità comunicative e eventuali relazioni fra i vari argomenti trattati nel corso.

Strumenti a supporto della didattica

Tutte le lezioni risultano essere in streaming e videoregistrate

Vengono fornite le slides del docente

Il docente è presente per ricevimento al termine delle lezioni o mediante collegamento via web, con preventivo appuntamento via mail