Fisica Tecnica

Codice: 00175
SSD: ING-IND/10

L’Insegnamento, che dà diritto a 9 crediti formativi, si tiene al II Semestre del II Anno del Corso di Studi. Viene svolto in 60 ore di lezione e 12 di esercitazione. La didattica si basa su lezioni e applicazioni numeriche. Le lezioni (se gli allievi sono dotati di pc portatile) sono supportate dalla condivisione in rete locale di testi, figure, diagrammi; se nell’aula non esiste rete viene creata con un router del pc master del docente. Per gruppi di lezioni viene scritto e letto dal docente un riassunto in lingua inglese. L’insegnamento prevede come propedeutici gli insegnamenti di Analisi Matematica I e Fisica Generale I. L’esame si svolge con una prova scritta, consistente nell’esecuzione di esercizi calcolativi, ed un colloquio orale aventi lo stesso peso. E’ prevista una prova intracorso, il cui superamento esonera da una parte della prova scritta.

Obiettivi formativi:

L’allievo deve saper individuare i sistemi termodinamici e le loro interazioni energetiche con l’esterno, nelle varie modalità di scambio. Deve saper comprendere ed interpretare modelli energetici, termofluidodinamici e termoigrometrici. L’allievo deve inoltre acquisire gli aspetti metodologico-operativi della Fisica Tecnica che contribuiscono a renderlo capace di identificare, formulare e risolvere problemi propri dell’ingegneria industriale, con particolare riferimento ai processi energetici, all’analisi termica dei sistemi e della loro interazione con l’ambiente.

Contenuti:

Equazioni di conservazione della massa, della quantità di moto, dell’energia e dell’entropia in forma integrale. Equazioni di Gibbs; sistemi chiusi: lavoro di variazione di volume; piani termodinamici pv e Ts; sull’irreversibilità termica; macchina termica; macchina frigorifera e pompa di calore. Postulati entropici, diseguagianza di Gibbs. Flusso e produzione. Termodinamica degli stati: superficie caratteristica e diagrammi termodinamici, calcolo proprietà per una sostanza pura. Componenti di sistemi termodinamici: turbine, pompe, compressori, scambiatori di calore, valvole di laminazione. Impianti motori: impianto a vapore: ciclo endoreversibile, ciclo reale, ottimizzazione (risurriscaldamento, rigenerazione); impianto a gas, ciclo endoreversibile. Impianti operatori: frigoriferi e pompe di calore, ciclo standard, fluidi frigorigeni. Aria umida: proprietà termodinamiche; diagramma psicrometrico; trasformazioni elementari. Trasmissione del calore: Conduzione: equazione differenziale e condizioni ai limiti; regime stazionario monodimensionale per geometria lastra piana, cilindrica e sferica. Irraggiamento: leggi del corpo nero, corpo grigio, fattore di vista, scambio termico tra superfici grigie, cavità. Convezione: flusso laminare e turbolento, convezione forzata e naturale, numeri di Nusselt, Reynolds, Prandtl, Grashof. Correlazioni tra parametri adimensionali.

Materiale didattico:

Appunti delle lezioni, disponibili sul sito del docente.