Il corso si propone di fornire le basi fisiche e ingegneristiche per consentire allo studente di analizzare i fenomeni relativi alla conservazione e al trasporto di quantità di moto, energia e materia e di risolvere problemi connessi a queste tematiche. Gli aspetti teorici vengono accompagnati da quelli pratici e applicati alle apparecchiature tipiche dell'ingegneria chimica e di processo.

Lo studente conosce i principi della conservazione e del trasporto di quantità di moto, energia e materia e comprende a fondo i nessi logici e matematici tra le grandezze che vi compaiono. In particolare:

- è in grado di individuare le limitazioni cui sono soggetti i processi reali e di comprendere le principali implicazioni ingegneristiche;

- è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica gli aspetti di base del trasporto di quantità di moto, energia e materia;

- è in grado di identificare tempi e lunghezze caratteristiche di apparecchiarute dell'industria chimica e di processo;

- è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica il principio di funzionamento di apparecchiature tipiche dei processi chimici;

Allo scopo, lo studente è capace di applicare le conoscenze acquisite in termini:

-  bilanci di qiuantità di moto, energia e materia;

- equazioni di traspotro e di proprietà necessarie

Bilanci generalizzati di materia, energia e quantità di moto. Le proprietà dei fluidi: densità e volume Specifico; tensione superficiale e capillarità; tensione di vapore; viscosità. Fluidi newtoniani e non newtoniani.

Statica dei fluidi. Spinte su superfici piane e su superfici curve. Spinte e galleggiamento. Equilibrio dei corpi immersi.

Dinamica dei fluidi. Equazione di Bernoulli e sue applicazioni: tubo di Pitot, tubo di Venturi, efflusso da un serbatoio, stramazzi. I fluidi comprimibili. La conservazione della quantità di moto. Moto laminare e moto turbolento. Moto intubato laminare: imbocco; profilo di velocità sviluppato; le perdite di pressione; moto laminare e tubazioni comunque inclinate; perdite di carico e fattore d’attrito. Moto turbolento: profilo di velocità nel moto turbolento; tubi scabri; perdite localizzate. Deformazione degli elementi di fluido e equazione indefinita di conservazione della quantità di moto. Moto a film in regime puramente viscoso. Strato limite.

Trasporto di energia. Conduzione: conducibilità termica; diffusività termica; conduzione stazionaria in una parete piana; conduzione stazionaria in più pareti piane; conduzione stazionaria in uno spessore cilindrico. Convezione forzata e naturale: analisi dimensionale; stima del coefficiente convettivo di scambio. Conduzione e convezione. Scambiatori di calore. Irraggiamento: assorbimento, emissività e corpi neri; leggi di Plank, e di Wien; fattori di vista; scambio di calore tra corpi grigi.

Il trasporto di materia. Bilancio di materia e il termine di reazione. Legge di Fick: diffusione in lastra piana e cilindri. Coefficiente di diffusione e la sua stima. Convezione materiale. Analogia tra convezione materiale e termica. Strato limite materiale.

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato nell’insegnamento di Analisi 1 e di Analisi 2. Inoltre si presuppone la conoscenza dei fondamenti di Fisica, Fisica Tecnica e di Chimica.

La verifica dell'apprendimento e la valutazione vengono fatte alla fine del corso attraverso un esame scritto e uno orale.

La prova scritta dell'esame consiste nella verifica degli aspetti pratici e applicativi, con soluzioni di problemi in analogia con quanto fatto durante le esercitazioni. Lo studente deve quindi saper operare
criticamente, in funzione delle specifiche del problema, opportune scelte progettuali, fornendo risposte quantitative ai quesiti dei problemi.

La prova orale, a cui si è ammessi solo una volta superata quella scritta, ha lo scopo di valutare la conoscenza degli aspetti teorici e fondamentali. Durante tale prova, viene verificata la capacità dello studente di elaborare collegamenti fra i vari argomenti del corso e con gli insegnamenti precedenti ,nonché di utilizzare i concetti e la conoscenza acquisiti in applicazioni diverse da quelle discusse nel corso, in modo da poter valutare la capacità di apprendimento e estrapolazione teorica.