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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083044 - FISICA TECNICA
Docente Iannantuoni Luca
Cfu 7.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - LC (367) INGEGNERIA DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE*AZZZZ083044 - FISICA TECNICA

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento ha un' impostazione fondamentalmente formativa e intende fornire agli studenti una metodologia di indagine fisico-matematica e una capacità di analisi critica circa i modelli adottati e i risultati che ne possono essere ottenuti. Vengono impartite conoscenze di base nell’ambito della Termodinamica e della Trasmissione del calore e vengono descritti esempi applicativi propedeutici agli insegnamenti successivi, presupposto per la progettazione di macchine, sistemi e processi atti alla generazione/conversione, al trasporto e all’uso razionale dell’energia.


Risultati di apprendimento attesi
  • Lo studente conosce i principi della termodinamica nelle varie formulazioni e mostra di aver compreso a fondo i nessi logici e matematici tra le grandezze che vi compaiono.
  • Lo studente è in grado di individuare con precisione le limitazioni cui sono soggetti tutti i processi reali e di comprendere le principali implicazioni ingegneristiche dei principi della termodinamica;
  • Lo studente è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica il principio di funzionamento dei principali componenti delle macchine motrici e operatrici;
  • Lo studente è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica gli aspetti di base della trasmissione del calore.

Lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:

  • impostare ed eseguire bilanci di massa, energia ed entropia;
  • calcolare le proprietà delle sostanze semplici e di miscele;
  • analizzare impianti e processi termodinamici di media complessità;
  • risolvere semplici dimensionamenti di apparati per lo scambio termico.

Argomenti trattati

Introduzione alla Termodinamica

Grandezze e sistemi di unità di misura, grandezze fondamentali e derivate di interesse per la Termodinamica. Sistemi termodinamici, proprietà dei sistemi, equazioni di bilancio, trasformazioni formalismo e calcolo termodinamico. Proprietà delle sostanze pure, fasi e diagrammi di fase. Primo Principio della Termodinamica ed Energia, forme di energia, calore e lavoro, grandezze di stato e grandezze di scambio. Secondo principio della Termodinamica, reversibilità e irreversibilità, disuguaglianza di Clausius, Entropia, corollari  del secondo principio, trasformazioni politropiche, bilancio di entropia dei sistemi. Sistemi di conversione dell'energia, macchine termiche, dispositivi (espansori, compressori, pompe, caldaie e generatori di vapore, scambiatori e miscelatori, valvole). Principali cicli termodinamici diretti, ciclo inverso a vapore, cenni ai cicli combinati, cogenerazione, energetica. Miscele di gas, aria umida e sue trasformazioni, cenni agli impianti di climatizzazione.

Introduzione alla Trasmissione del Calore e alla Termofluidodinamica

Conduzione termica in regime stazionario. Postulato di Fourier, flusso termico conduttivo monodimensionale in regime stazionario per lastra piana, geometria cilindrica, metodo della analogia elettrica. Scambio termico in convezione con flusso esterno e interno, analisi adimensionale e coefficiente di cambio termico convettivo. Scambio termico in convezione naturale. Irraggiamento. Radiazione termica: natura e grandezze caratteristiche. Proprietà dei corpi neri e corpi grigi, irraggiamento da superfici reali. Scambio termico radiativo tra superfici: fattore di vista e sue relazioni, scambio termico per irraggiamento tra due superfici, in cavità, modello resistivo e coefficiente di scambio termico per irraggiamento. Meccanismi combinati di scambio termico in regime stazionario e variabile nel tempo.


Prerequisiti

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato negli insegnamenti di Analisi e Geometria, inoltre si presuppone la conoscenza dei fondamenti di Chimica.


Modalità di valutazione

La verifica della preparazione avviene mediante esame che potrà essere sostenuto nel periodo di valutazione finale al termine del semestre o in qualsiasi altro appello disponibile (non sono previste prove intermedie). L’esame consta di una prova scritta e di una eventuale successiva prova orale (facoltativa per una valutazione dello scritto maggiore o uguale a 18) che devono essere sostenute nello stesso appello; per essere ammessi all’orale è necessario riportare una valutazione dello scritto di almeno 15/30.

La prova scritta è strutturata in due parti:

- una prima parte costituita da una serie di brevi domande teoriche “aperte”;

- una seconda parte costituita da alcuni esercizi numerici.

La prima parte è intesa a verificare l’apprendimento dei concetti teorici ed in particolare che lo studente conosca i principali concetti, definizioni, enunciati ed equazioni inerenti alla Termodinamica e Trasmissione del calore.

La seconda parte è intesa a verificare la capacità di applicare tali concetti organizzando ed utilizzando sinergicamente i principali risultati modellistici ed analitici ed effettuando le opportune ipotesi per la soluzione di problemi:

  • impostare ed eseguire bilanci di massa, energia ed entropia per sistemi chiusi e aperti;
  • calcolare le proprietà di gas, di liquidi e solidi, di sistemi liquido-vapore e gas-vapore lungo processi termodinamici;
  • analizzare dal punto di vista termodinamico le configurazioni di base di macchine e impianti (caratterizzazione di stati e trasformazioni, calcolo degli indici di prestazione);
  • valutare le caratteristiche di scambio termico, come potenze, temperature, tempi e dimensioni, adottando i modelli più adatti a descrivere le modalità di trasporto (conduzione, convezione e irraggiamento).

La prova orale inizia dalla discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli aspetti fondamentali dell’insegnamento come pure della consapevolezza dell’uso dei metodi di calcolo utilizzati.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaYunus A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, Editore: McGraw Hill, ISBN: 9788838615443
Risorsa bibliografica facoltativaMoran, M.J., Shapiro, H.N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Editore: Wiley
Risorsa bibliografica facoltativaLienhard, A Heat Transfer Textbook
Note:

liberamente scaricabile dal web


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
42:00
63:00
Esercitazione
28:00
42:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 70:00 105:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
11/08/2020