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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 077930 - FISICA TECNICA E SISTEMI ENERGETICI
  • 077928 - FISICA TECNICA
Docente Rugginenti Stefano
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Modulo Di Corso Strutturato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - CR (368) INGEGNERIA GESTIONALE*AZZZZ077930 - FISICA TECNICA E SISTEMI ENERGETICI
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (358) INGEGNERIA INFORMATICAI1CAZZZZ088850 - FISICA TECNICA
ICRAZZZZ088850 - FISICA TECNICA

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso parte dai principi base della meccanica classica ed introduce il concetto di Termodinamica. Nello studio, poi, della materia sviluppa il tema delle trasformazioni termodinamiche e delle macchine termodinamiche (dirette ed inverse) rendendo chiari gli i processi, le trasformazioni e le loro associazioni (cicli) permettendo perciò di comprendere le macchine reali. Il corso sviluppa nella seconda parte i princippi della trasmissione dell'energia (calore) anche associata alla trasmissione della massa.

 


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
• conosce i principi fondamentali, generalizzazioni, teorie e princippi base della Termodinamica e della Trasmissione del calore
• comprende le caratteristiche, esigenze e vincoli dei processi termodinamici (macchine, cicli) e dello scambio termico soprattutto in regime stazionario


Argomenti trattati

Introduzione alla Fisica tecnica.

Sistema termodinamico; definizione e caratteristiche; pareti del sistema termodinamico: definizione e caratteristiche.

Mulinello di Joule e definizione dell'energia interna. Esperimento per la definizione del calore. Principio di conservazione dell'energia (richiami di fisica) ed inserimento delle variabili termodinamiche. Lavoro Termodinamico. Primo principio della termodinamica per i sistemi chiusi. Differenze  tra sistemi chiusi e sistemi aperti._

Equazione di conservazione della massa per i sistemi aperti: ipotesi, derivazione teorica, def. portata massica e volumetrica, caso in cui si conserva anche la portata volumetrica;  equazione di conservazione dell'energia per i sistemi aperti: derivazione teorica, lavoro di pulsione, formulazione in termini di bilancio di potenze o come bilancio energetico per unità di massa (con il contributo cinetico e gravitazionale), cenni al lavoro reversibile per i sistemi aperti (lavoro d'elica);  definizione e significato entalpia (analogie con en interna per sistemi chiusi) e calcolo della variazione di entalpia come Cp*Δ\Delta T per trasformazioni monofase di gas perfetti e liquidi.

La trasformazione termodinamica; definizione e rappresentazione in un piano termodinamico. L'equazione fondamentale dei gas e rappresentazione in un piano di una equazione a 4 variabili. Le trasformazioni per i sistemi chiusi. Definizione di calore specifico.

La trasformazione isocora; calore lavoro e Variazione di energia interna. La trasformazione isobara; calore lavoro e Variazione di energia interna. La trasformazione isoterma; calore lavoro e Variazione di energia interna. La trasformazione politropica; calore lavoro e Variazione di energia interna. La trasformazione adiabatica; calore lavoro e Variazione di energia interna. La trasformazione generica; calore lavoro e Variazione di energia interna.

Funzioni di stato e differenziali non esatti nel primo principio della termodinamica  Definizione di trasformazione reversibile ed evidenza della trasformazione irreversibile.

Combinazione di trasformazioni. Il ciclo termodinamico: definizioni e tipi di cicli termodinamico. Il Ciclo di Carnot e il rendimento del ciclo termodinamico. Cicli inversi: frigorifero e pompa di calore. Efficenza e COP nei cicli inversi. Macchina termodinamica diretta Macchina Termodinamica Inversa

Secondo principio della termodinamica. La disequazione di Clausius e la grandezza Entropia. L'entropia di reversibilità e la valutazione della stessa nelle trasformazioni termodinamiche reversibili.

Entropia di irreversibilità. Rendimento del ciclo Reversibile ed irreversibile. Concetti di Calore disponibile, lavoro non disponibile e lavoro perso. Cicli inversi e valutazione dei parametri di bontà degli stessi.

Trasmissione del calore: generalità e modalità (irraggiamento, diffusione termica) La trasmissione del calore per conduzione: postulato di Fourier, conducibilità dei materiali. Regime stazionario: La parete monostrato. Integrazione del Postulato di Fourier per la parete monostrato. La parete multistrato: Integrazione del Fourier per la parete multistrato. Definizione della Resistenza termica e della trasmittanza termica complessiva. Regime variabile: equazione di Fourier e soluzione in regime dinamico.

Convezione. Definizione e definizione dei componenti del coefficiente convettivo. La legge di newton. I numeri adimensionali. Integrazione della conduzione e della convezione (parete immersa in aria) in regime stazionario e in regime dinamico

Irraggiamento equazione fondamentale e grandezze caratteristiche.

 


Prerequisiti
 

Modalità di valutazione
La valutazione avviene mediante prova scritta.
Nella prova sono presenti domande teoriche a risposta chiusa, domande tepriche a risposta aperta ed esercizi. 
Non è prevista prova orale.

 


Bibliografia

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
32:30
48:45
Esercitazione
17:30
26:15
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
23/04/2021