Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sui principi fondamentali della termodinamica, della trasmissione del calore, e sulla loro applicazione nel campo dell’ingegneria chimica. Particolare attenzione verrà data ai concetti base quali le grandezze fisiche e le proprieta` di un sistema termodinamico, ai comportamenti dei gas ideali e delle sostanze pure, I e II principio della termodinamica, cicli termodinamici, bilanci energetici, diagrammi di stato, modalita`di trasmissione del calore.

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
- conosce i principi fondamentali della termodinamica e della trasmissione del calore
- è in grado di applicare la conoscenza a specifici problemi di fisica tecnica
- ha sviluppato le capacità di apprendimento necessarie per affrontare i corsi successivi con autonomia

Introduzione e concetti fondamentali: cenni storici, grandezze fisiche e loro unità di misura, conversione tra le unità di misura, sistemi chiusi e aperti, proprietà di un sistema termodinamico, stato di equilibrio e trasformazioni.

Sostanze pure: equazione di stato dei gas ideali, cenni sul comportamento dei gas reali (fattore di compressibilità).

Il primo principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti: calore e lavoro, le diverse forme di lavoro, conservazione e trasformazione dell’energia, calori specifici, energia interna ed entalpia, trasformazioni politropiche, analisi termodinamica di volumi di controllo, processi stazionari ed esempi di dispositivi a flusso stazionario.

Il secondo principio della termodinamica: serbatoi di energia e motori termici, macchine frigorifere e pompe di calore, rendimento termodinamico e coefficienti di prestazione. Gli enunciati di Kelvin-Planck e Clausius, ciclo e teoremi di Carnot, scala termodinamica della temperatura, disuguaglianza di Clausius, variazioni di entropia e bilanci entropici.

Diagrammi termodinamici: diagrammi di stato, Piani (p,v), (T,s), (h,s),  trasformazioni fondamentali ed esempi applicativi.

Cicli termodinamici: il ciclo di Carnot. Rendimenti isoentropici di compressione e di espansione, rendimento di secondo principio, rendimento di primo principio. Il ciclo inverso di Carnot. Le proprietà del vapor d'acqua, miscele di aria e vapor d'acqua: psicrometria, diagrammi di Mollier, le trasformazioni di fase e i cicli a vapore (Rankine).

La conduzione termica in regime stazionario: modalità di trasmissione del calore, postulato ed equazione di Fourier, conduzione termica in pareti piane e cilindri.

La convezione forzata: il fenomeno fisico, strato limite di velocità e di temperatura, i numeri adimensionali, il calcolo del coefficiente di scambio termico convettivo. Applicazione al flusso all’interno di tubi. Cenni sulla convezione naturale.

Trasmissione di calore per irraggiamento: cenni su radiazione termica, radiazione di corpo nero, le proprietà radiative, la legge di Kirchoff.

I contenuti delle esercitazioni si basano sulla risoluzione di problemi relativi a singoli argomenti trattati durante il corso, nonche` problemi che richiedono la capacità di elaborare in modo integrato le varie conoscenze acquisite.

Sono necessarie conoscenze elementari di analisi matematica, con particolare riferimento al calcolo differenziale e integrale e equazioni differenziali. Questi argomenti sono previsti nei programmi degli insegnamenti di Analisi Matematica I.

La verifica dell’apprendimento avverrà attraverso un’unica prova scritta obbligatoria che sarà tenuta al termine del corso. La prova includerà sia problemi numerici sia domande di carattere teorico a risposta aperta. Tali quesiti avranno lo scopo di  valutare le capacità di applicare correttamente i principi di fisica tecnica a problemi specifici, e di elaborare in modo integrato le conoscenze acquisite, dimostrando di poter affrontare, in maniera critica, argomenti più complessi nei corsi successivi.  La prova assegna 33 punti corrispondenti al voto massimo di 30 e lode. Chi non raggiungerà la sufficienza (18) potrà recuperare nelle successive sessioni.