a.a. 2003/2004 - Università degli Studi di Firenze

Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini”
Corso di Laurea Specialistica in Architettura 4S A.A 2003-2004
INSEGNAMENTO DI FISICA TECNICA AMBIENTALE
dott. arch. FABIO SCIURPI
STUDENTI => DIC – MOR
PROGRAMMA DEL CORSO
1. Obiettivi del Corso
L’obiettivo principale del corso di Fisica Tecnica Ambientale è quello di fornire allo studente del
primo anno le nozioni di base riguardo i fenomeni fisici fondamentali che regolano il sistema
edificio impianto, nonché l’interazione tra edificio ed ambiente. A tal fine verranno trattati i principi
base della fisica classica, della termodinamica, della termocinetica senza però tralasciare argomenti
quali l’inquinamento indoor, che poi verranno approfonditi nel successivo corso di Impianti Tecnici.
In specifico il programma rivolge la sua attenzione all’approfondimento dei principali fenomeni
fisici ed alla definizione dei modelli matematici che li rappresentano, il tutto finalizzato
all’acquisizione di nozioni che troveranno pratica applicazione nelle discipline dell’area progettuale
e tecnologica.
Particolare attenzione sarà posta al legame tra i fenomeni fisici studiati e le loro applicazioni nel
campo del risparmio energetico, del benessere degli occupanti e della qualità dell’ambiente
costruito.
2. Argomenti trattati nel corso
Unità di misura
Definizione di misura: unità di misura fondamentali e derivate. Analisi dimensionale. Sistema di
unità di misura. Il Sistema internazionale di unità di misura. Cenni sul Sistema Tecnico Europeo ed
Anglosassone e sul Sistema c.g.s.
Richiami di Fisica classica
Teoria dei vettori: vettori, scalari, operazioni sui vettori, versori. Cinematica: il concetto di velocità
ed accelerazione, equazioni cinematiche del moto e della velocità, corpi in caduta libera. Dinamica:
concetto di forza, condizione di equilibrio di un sistema. Leggi di Newton. Sistemi di riferimento
inerziali. Concetto di massa inerziale e peso. Forze di attrito. Lavoro ed energia. Energia cinetica e
potenziale. Principi di conservazione dell’energia. Forze elettriche e campi elettrici. Resistenze
elettriche e Legge di Ohm. Resistenze in serie e parallelo. Campo magnetico. Interazioni
elettromagnetiche.
Meccanica dei fluidi
Stati della materia. Definizione di fluido. Densità e peso specifico. Definizione di pressione,
pressione atmosferica. Legge di Stevino, pressione idrostatica. Legge di Pascal e sue applicazioni.
Misure di pressione: Manometro a tubo aperto, Barometro di Torricelli. Principio di Archimede.
Fluidodinamica
Linea di flusso, tubo di flusso. Regimi di moto: regime stazionario, laminare e turbolento. Legge di
Newton. Coefficiente di viscosità dinamica e cinematica. Numero di Reynolds. Equazione di
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Continuità (cenni). Equazione di Bernoulli. Resistenza al moto dei fluidi nei condotti: perdite di
carico distribuite e concentrate (cenni).
Termologia e termodinamica
Concetto di temperatura. Termometri e scale di temperatura. La misura della temperatura. Misure
operative di temperatura in edilizia. Il Principio zero della Termodinamica. Sistema termodinamico:
grandezze di stato e di scambio. Primo Principio della Termodinamica per un sistema chiuso e per
un sistema con deflusso. Regimi stazionario e non stazionario. Entalpia. Capacità termica e calori
specifici. Secondo Principio della Termodinamica. Processi reversibili e irreversibili. Teorema di
Carnot. Ciclo di Carnot. Temperatura termodinamica. Concetto di Entropia. Disuguaglianza di
Clausius. Ciclo frigorifero. Pompa di calore. Cicli termodinamici fondamentali a gas e vapore
(cenni).
Sistemi chimicamente omogenei
Superficie termodinamica (p,v,T) per l’acqua e suo Diagramma Termodinamico (p,v). Proprietà
termodinamiche del liquido, del vapore e dei vapori surriscaldati. Gas perfetti: equazione di stato e
legge di Boyle. Proprietà termodinamiche e trasformazioni dei gas perfetti. Altri diagrammi
termodinamici (cenni).
Sistemi a più componenti non reagenti, in fase gassosa
Legge di Dalton. Miscela di aria e vapor d’acqua: titolo, grado igrometrico, entalpia. Diagramma
psicrometrico. Principali trasformazioni delle miscele aria vapore.
Trasmissione del calore
Modalità di trasmissione del calore. Trasmissione del calore per Conduzione: legge di Fourier,
equazione di Fourier, conduzione stazionaria ed in regime variabile. Analogia elettrica. Proprietà
termofisiche dei materiali. Materiali isolanti. Trasmissione del calore per Convezione: equazioni
fondamentali del moto non isotermo. Convezione naturale e forzata. Analisi dimensionale.
Irraggiamento termico, principali leggi dell’irraggiamento termico. Contemporanea presenza di
diverse modalità di scambio: il coefficiente globale di scambio termico. Cenni sui problemi della
condensa interstiziale nelle strutture murarie e sull’inerzia termica delle strutture.
Fotometria di base
Tipi di onde elettromagnetiche. Velocità di propagazione delle radiazioni elettromagnetiche.
Percezione delle radiazioni elettromagnetiche visibili. Principali grandezze fotometriche.
Acustica di base
Definizione di suono. Frequenza, periodo, lunghezza d’onda. Moto armonico semplice: i toni puri.
Pressione sonora, Intensità sonora; Potenza sonora. Livelli in decibel. Operazioni sui decibel.
Misura del livello di pressione sonora: uso del fonometro.
Qualità dell’aria indoor
Principali sostanze inquinanti degli ambienti indoor, fonti di emissione e caratteristiche degli
inquinanti. Unità di misura della qualità dell’aria indoor. Strategie e strumenti di misura delle
sostanze inquinanti indoor. Principali normative di riferimento.
3. Modalità della didattica
Lezioni del titolare del Corso integrati da seminari su temi specifici.
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4. Modalità di esame
Gli esami prevedono una parte scritta ed una orale.
Bibliografia
Testi di base su cui approfondire lo studio degli argomenti trattati nel corso delle lezioni integrati
con dispense del corso aventi carattere monografico disponibili sul sito:
http://www.taed.unifi.it/fisica_tecnica/
Testi di base
(1) Serway R. A., “Principi di Fisica”, Ed. EdiSES, Napoli, 1996
(2) Çengel Y. A., “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill, Milano, 1998
(3) AA.VV. “Manuale di Progettazione Edilizia” vol. II, a cura di G. Raffellini, Ed Hoepli, Milano
1994
(4) AA.VV. “Manuale di Progettazione Edilizia” vol. III, a cura di A. Baglioni, Ed Hoepli, Milano
1994
Prima della fine del corso verrà predisposto un programma dettagliato delle lezioni svolte con
l'indicazione dei riferimenti bibliografici specifici.