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FISICA TECNICA

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2022/2023
Docente
GIOVANNI CASANO
Crediti formativi
12
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
ING-IND/10

Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze dei principi fondamentali della Fisica Tecnica, che è la disciplina che analizza il rapporto esistente fra calore, lavoro e sistemi e che studia i processi energetici. Il corso si compone di due parti: la Termodinamica applicata e lo Scambio termico.
Le principali conoscenze acquisite saranno relative a:
- i processi che trasformano il calore in lavoro dalle sorgenti disponibili, quali i combustibili chimici;
- i metodi analitici e teorici che possono essere applicati alle macchine per la conversione dell'energia;
- i metodi analitici e i modelli che consentono di prevedere lo scambio di calore fra corpi.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
- risoluzione di problemi di bilancio energetico di sistemi chiusi e aperti;
- dimensionamento termodinamico di cicli a vapore, frigoriferi e a gas;
- rappresentazione dei processi termodinamici sui principali diagrammi (p/v, T/s, h/s, p/h,T/h);
- valutazione delle soluzioni appropriate nelle problematiche in cui è richiesta la riduzione o l’incremento dello scambio termico;
- capacità di calcolare la potenza termica acquisita o ceduta dai corpi nelle diverse modalità di scambio termico.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Analisi Matematica e Fisica Generale.

Contenuti del corso

1. Termodinamica: Concetti base e definizioni.
2. Il Primo Principio della Termodinamica.
3. Il Secondo Principio della Termodinamica. Processi reversibili e irreversibili.
4. Sistemi Aperti (bilancio di massa, energia, entropia).
5. Sistemi semplici monocomponente e diagramma (p,v). Liquidi.
6. Vapori saturi.
7. Vapori surriscaldati.
8. Gas ideali.
9. Gas reali.
10. Diagrammi termodinamici (T,s), (h,s), (ph) e (T,h).
11. Cicli di potenza a vapore. Ciclo frigorifero.
12. Ciclo Otto. Ciclo Diesel.
13. Perdite di carico. Equazione di bilancio dell'energia meccanica. Misure di portata e di velocità.
14. Moto di fluidi comprimibili.
15. Miscele di gas.
16. Miscele di gas perfetti.
17. Fondamenti di psicrometria.
18. Lo scambio termico per conduzione. Legge di Fourier. Equazione di Fourier.
19. Lo scambio termico per convezione. Convezione naturale. Convezione forzata.
20. Scambio termico radiativo.
21. Il coefficiente globale di scambio termico.
22. Gli scambiatori di calore. La temperatura media logaritmica.

Metodi didattici

Lezioni teoriche: dimostrazioni e applicazioni pratiche.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Al termine del corso è prevista una verifica incentrata sui temi discussi durante il corso.
Il superamento dell'esame è prova dell'avere acquisito le conoscenze e le abilità specificate negli obiettivi formativi dell'insegnamento. L'esame e' di tipo orale; se e' disponibile una lavagna, si svolge alla lavagna; se la lavagna non e' disponibile o non e’ disponibile per tutti, si svolge usando fogli di carta come lavagna. L'esame consta di tre domande: si discute di una applicazione di moto dei fluidi e/o scambio termico e/o psicrometria (argomenti da 13 a 21). Superata la prima domanda si discute di una applicazione di termodinamica (argomenti da 1 a 12). Superata la seconda domanda si accede alla discussione di un argomento teorico (da 1 a 21). E' necessario raggiungere 18/30 per ogni quesito. In caso contrario sara' necessario ripetere l'intero esame.
Nel caso in cui l'esame sia condotto a distanza, saranno poste tre
domande al candidato: una prima domanda, comune a tutti, riguarda un
breve esercizio o spiegazione teorica sull'intero programma; se la
risposta è sufficiente, si passa ad una domanda di teoria sulla parte A
ed una sulla parte B, a cui lo studente deve rispondere oralmente
aiutandosi con un foglio bianco su cui scrivere le relative formule,
come se fosse alla lavagna. L'esame è passato se tutte le tre domande
risultano sufficienti, ed il voto finale è calcolato come media
aritmentica dei voti delle tre domande.

Testi di riferimento

A. Cocchi, Elementi di Termofisica Generale e Applicata, Società Editrice Esculapio (Bo).