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Fisica Tecnica (modulo del corso di Fisica Tecnica e Sistemi Energetici)

Ing. Gestionale.  (prof. F. Martellotta)


 

Programma dettagliato* (A.A. 2016/2017)

1. Sistemi e grandezze termodinamiche: Unità di misura (1.4). Proprietà intensive ed estensive (2.1-2.5). Temperatura e principio zero della termodinamica (2.6). 
 
2. Primo principio della termodinamica: Forme di energia (3.2,3.2.1). Energia totale di un sistema con deflusso (3.2.3,6.2). Calore e lavoro (3.3-3.4).Lavoro di variazione di volume (5.1). Il primo principio della termodinamica (3.6) per sistemi chiusi (5.2) e a flusso permanente (6.3), l'entalpia (4.5.1). La conservazione della massa (6.1). Calori specifici (5.3). 

3. Sostanze pure: Passaggi di fase (4.1-4.3). Diagrammi di stato p-v e T-v, vapore saturo, diagramma p-T, superfici p-v-T (4.4). Tabelle vapor d'acqua (4.5). Gas perfetti e reali (4.6-4.7). Legge di Van der Waals (4.8.1). 

4. Applicazioni pratiche del primo principio: Trasformazioni isobare, isocore e isoterme (5.1). Energia interna, entalpia e calori specifici per i gas ideali (5.4). Teoria cinetica dei gas (dispensa).  Trasformazioni adiabatiche, politropiche e il calore specifico della trasformazione (dispensa). Energia interna, entalpia e calori specifici di solidi e liquidi (5.5). Applicazione ai sistemi a flusso stazionario: ugelli e diffusori, turbine e compressori, valvole di laminazione, camere di miscelazione scambiatori (6.4). Ilcoefficiente di Joule-Thomson (dispensa).

5. Secondo principio della termodinamica: motore termico (7.1-7.3). Rendimento (7.3.1-7.3.2). Enunciato di Kelvin-Planck (7.3.3). Pompe di calore e sistemi refrigeranti, COP ed EER (7.4). Enunciato di Clausius (7.4.1). Equivalenza dei due enunciati (7.4.2). Processi reversibili e irreversibili (7.6). Ciclo di Carnot diretto e inverso (7.7). I e II teorema di Carnot (7.8). Scala assoluta della temperatura (7.9). Motore termico (7.10) e macchina frigorifera di Carnot (7.11).

6. Entropia: Diseguaglianza di Clausius (8.1). Principio dell'aumento dell'entropia (8.2). Diagrammi T-s e h-s (8.5), rappresentazione del calore specifico sul diagramma T-s. Entropia per le sostanze pure (8.3), per solidi e liquidi (8.8). Trasformazioni isoentropiche (8.4). Le relazioni T-ds (8.7) Calcolo delle variazioni di entropia per i gas perfetti (8.9). Interpretazione microscopica dell'entropia (dispensa). Equazione generale dell'Exergia (dispensa). Il lavoro per trasformazioni reversibili a flusso stazionario (8.10). Il bilancio di entropia (8.13).

7. Cicli termodinamici diretti ed inversi: cicli reali ed ideali (9.1-9.3). Cicli Otto e Diesel (9.4-9.6), Joule-Brayton (9.7-9.8), Rankine (9.10-9.12). Cenni sulla cogenerazione (9.14). Cicli inversi a compressione di vapore e ad assorbimento (9.16-9.18). Fluidi refrigeranti e loro proprietà (9.19). 

8. Miscele di gas e psicrometria: Legge di Dalton e di Amagat (10.1,10.2, 10.2.1, 10.3). Aria umida (11.1). Umidità assoluta e umidità relativa (11.2). Temperatura di rugiada (11.3). temperatura di saturazione adiabatica e di bulbo umido (11.4). Diagramma psicrometrico (11.5). Trasformazioni elementari dell'aria umida (11.7, tranne 11.7.6) Sistemi di condizionamento (dispensa). 

9. Trasmissione del calore: Conduzione (12.2,13.1,13.4)). Convezione forzata (12.3,15.1,15.3,15.4,15.6.2,15.7,15.7.2). Convezione naturale (17.1,17.2,17.3,17.5). Irraggiamento (12.4,18.1,18.1-18.5). Trasmissione di calore per superfici nere e grigie (18.6-18.7.5). Coefficiente di scambio termico globale. Scambiatori di calore (19.1-19.5, tranne 19.2.1). 


 
Testi di riferimento 
Y.A. Çengel: “Termodinamica e trasmissione del calore”, Mc Graw Hill, Milano, 4a edizione 2013. 
A. Cavallini, L. Mattarolo: "Termodinamica Applicata", Cleup, Padova.
Dispense Online

Modalità d'esame


L'esame è composto da una prova scritta e da un breve colloquio (facoltativo per chi allo scritto ha conseguito una votazione almeno pari a 24). I voti conseguiti nelle due prove vengono mediati e il voto conseguito, ulteriormente mediato con quello di Sistemi Energetici, rappresenterà il voto finale dell'esame integrato.


La prova scritta consiste di domande teoriche e problemi numerici da risolvere in un tempo massimo di 2 ore. Agli allievi è richiesto di consegnare su un apposito foglio i soli risultati numerici. L'esito finale della prova è determinato dalla somma dei punteggi assegnati a ciascuna delle risposte corrette: si ammette un errore del 2% rispetto al risultato esatto. Durante la prova è possibile consultare solo il KIT/formulario fornito dal docente, ma non libri, appunti personali ed esercizi risolti. E' tassativamente vietato l'impiego di smartphones durante la prova..


Sono ammessi alla prova orale solo gli studenti che abbiano conseguito un risultato non inferiore a 16/30 nella prova scritta. Il risultato positivo della prova scritta resta valido per la durata di un anno, anche in caso di bocciatura all'orale, ma non in caso di rifiuto del voto. 
Gli studenti che vogliono migliorare il loro voto, possono sostenere una nuova prova scritta la quale fa decadere, anche in caso di ritiro, la prova precedente.



(*) 
Per evitare problemi interpretativi dovuti alle diverse edizioni del libro di testo, per l'indicazione della parti da studiare si è fatto riferimento ai numeri di paragrafo, coerenti almeno fra la 3a e la 4a edizione. Il trattino (-) indica "da-a". Salvo diversa indicazione il numero di paragrafo include anche tutti i sottoparagrafi. Alcuni paragrafi indicati potrebbero non essere stati sviluppati completamente a lezione ma, se indicati, potrebbero contenere nozioni a cui si è fatto accenno o, comunque, utili per lo studente. Chi volesse impiegare edizioni del testo precedenti alla 3a può trovare autonomamente le corrispondenze con gli argomenti riportati nel sommario della 4a edizione.
Per chiarezza, le parti del programma non più trattate sono indicate con il testo barrato.