FISICA TECNICA (2° MODULO)
cod. 1004148

Anno accademico 2010/11
2° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Fisica tecnica ambientale (ING-IND/11)
Field
Attività formative affini o integrative
Tipologia attività formativa
Affine/Integrativa
24 ore
di attività frontali
3 crediti
sede:
insegnamento
in

Modulo dell'insegnamento integrato: FISICA TECNICA

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire le nozioni di base per l'analisi energetica di sistemi, sia attraverso lo studio dei processi di conversione tra le diverse forme di energia (termica, meccanica), sia fornendo gli elementi fondamentali sui meccanismi dello scambio termico e della meccanica del fluidi.

Prerequisiti

Per seguire il corso con profitto è necessaria la conoscenza del contenuto dei corsi di Analisi matematica e di Fisica generale.

Contenuti dell'insegnamento

Termodinamica, moto dei fluidi, trasmissione del calore.

Programma esteso

Termodinamica. Richiami sui sistemi di unità di misura. Generalità e definizioni. Sistemi chiusi. Primo principio della termodinamica e proprietà energia interna. Secondo principio della termodinamica e proprietà entropia. Irreversibilità. Teorema di non diminuzione dell'entropia. Sistemi semplici monocomponenti. Superficie (p, v, T) e diagrammi termodinamici (p, v) e (p, T). Proprietà dei liquidi. Proprietà e trasformazioni dei vapori saturi e surriscaldati. Gas perfetti. Proprietà e trasformazioni dei gas perfetti. Diagrammi termodinamici (T, s) e (h, s). Sistemi semplici multicomponenti. Proprietà delle miscele di gas perfetti. Miscele di aria e vapore d'acqua. Proprietà termodinamiche delle miscele di aria e vapor d’acqua: titolo, grado igrometrico, entalpia specifica. Diagramma psicrometrico. Temperatura di rugiada e di saturazione adiabatica. Lo psicrometro. Termodinamica dei sistemi aperti. Definizioni. Equazioni di bilancio di massa ed energia. Cicli termodinamici: ciclo Rankine e ciclo frigorifero.
Fluidodinamica. Aspetti fisici del moto di un fluido. Viscosità. Moto laminare e moto turbolento. Strato limite fluidodinamico. Derivata sostanziale. Equazione di continuità. Equazione vettoriale di Navier. Adimensionalizzazione delle equazioni del moto isotermo. Numero di Reynolds. Flusso esterno. Paradosso di d’Alembert. Forza di trascinamento. Moto di fluidi in condotti. Equazioni integrali. Equazione di bilancio dell'energia meccanica. Equazione di Bernoulli. Perdite di carico. Misure di velocità e di portata. Fluidi comprimibili. Numero di Mach. Equazione di propagazione delle onde acustiche. Moto di fluidi comprimibili entro condotti a sezione variabile. Ugello di de Laval.
Termocinetica. Conduzione. Legge di Fourier. Conduttività termica. Conduzione stazionaria. Analogia elettrica. Convezione. Convezione forzata, naturale e mista. Equazione di bilancio dell’energia. Adimensionalizzazione delle equazioni del moto non isotermo. Numeri di Prandtl, Grashof, Nusselt. Irraggiamento termico. Generalità e definizioni. Leggi dell'irraggiamento per il corpo nero: legge di Stefan-Boltzmann, legge di Planck, legge di Wien, legge di Lambert. Fattore di forma e sue proprietà. Applicazioni relative al mutuo scambio radiativo tra superfici nere e grigie. Contemporanea presenza di diverse modalità di scambio termico. Coefficiente globale di scambio termico. Scambiatore di calore tubo in tubo. Aletta sottile.

Bibliografia

A. Cocchi, "Elementi di termofisica generale e applicata", Società Ed. Esculapio, Bologna.
Y. A. Çengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill.

Metodi didattici

Lezioni in aula.

Modalità verifica apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio su tre temi distinti e relativi alla termodinamica, alla fluidodinamica e alla termocinetica. Oltre agli argomenti teorici compresi nel programma, sono argomento di esame anche esempi di applicazione del tipo di quelli presentati durante il corso.

Altre informazioni

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