FISICA TECNICA (Ingegneria Civile) PROGRAMMA DEL CORSO Termodinamica Grandezze fisiche e unità di misura - Primo Principio della termodinamica – Sistemi aperti – Irreversibilità - Secondo principio della termodinamica - Entropia e sorgenti entropiche – Sistemi chiusi motore e frigorifero – Ciclo di Carnot Sistemi aperti: espansore, compressore, valvola di laminazione e tubo di efflusso – Equazioni generali del lavoro scambiato - Proprietà delle sostanze – Coefficienti di dilatazione e compressione – Coefficienti calorimetrici – Energia ed entalpia libera – Relazioni tra calori specifici e dipendenza da p e V - Gas perfetti – Diagrammi termodinamici Trasformazioni termodinamiche – Impianti motore a gas - Impianti motore a vapore – Impianti frigoriferi –Impianti a ciclo combinato, di cogenerazione e trigenerazione - Psicrometria – Trasformazioni dell’aria umida Termofluidodinamica Cenni di termofluidodinamica - Equazione di continuità - Equazione dell’energia - Pressione nei fluidi in movimento Moto dei fluidi (eq. di Newton) - Tubo di Pitot - Tubo di Venturi - Definizione del termine attrito – Formula di DarcyWeissbach per la determinazione delle perdite di carico distribuite in un fluido in moto all’interno di un condotto – Perdite di carico localizzate - Potenza del propulsore - Moto con notevoli differenze di temperatura – Metanodotto – Impianti di ventilazione durante la realizzazione di gallerie e durante la fase di esercizio del manufatto. Termocinetica Modalità di trasmissione del calore - Leggi fondamentali dello scambio termico Conduzione termica. Conduzione in regime stazionario. Conduzione monodimensionale in regime permanente -Pareti geometricamente semplici - Parete piana - Cilindri cavi - Strutture composte - Pareti piane composte - Cilindri coassialiSpessore critico dell’isolante – Conduttività termica variabile – Sistemi con generazione termica – Piastre e cilindri – Conduzione bi e tridimensionale in regime stazionario – Soluzioni analitiche. Conduzione in regime transitorio. Flusso termico transitorio in sistemi con resistenza interna trascurabile - Piastra indefinita e terreno - Problema delle condotte interrate e congelamento del sottosuolo – Scambio termico nell’espansione di fluidi per il congelamento del sottosuolo durante la realizzazione di manufatti. Irraggiamento termico: Irraggiamento del corpo nero - Intensità di radiazione - Caratteristiche di irraggiamento Fattori di vista - Irraggiamento in cavità con superfici nere e schermi radianti – Irraggiamento tra corpi grigi – Analogia elettrica – Gas assorbenti – Proprietà dei gas raggianti – Irraggiamento combinato con convezione. Convezione termica. Coefficiente di scambio termico convettivo –Meccanismo di trasporto dell’energia e fluidodinamica - Concetti fondamentali di strato limite termico e di velocità - Numero di Nusselt - Coefficiente di scambio termico convettivo. Convezione naturale. Determinazione della correlazione empirica della convezione naturale attraverso l’analisi dimensionale - Equazioni di conservazione - Parametri di similitudine per la convezione libera - Superfici piane e cilindriche verticali - Cilindri orizzontali, sfere e coni. Convezione forzata. Determinazione della correlazione empirica della convezione forzata attraverso l’analisi dimensionale - Convezione forzata all’interno di tubi e condotti - Convezione forzata su superfici esterne - Cilindro e sfera investiti ortogonalmente Scambiatori di calore. Progetto e scelta - Tipi più comuni di scambiatori di calore con una corrente con temperatura costante: termostato, evaporatore e condensatore – Scambiatori di calore equicorrente e controcorrente – Differenza di temperatura media logaritmica – Metodo dell’efficienza. Impianti termici nell’edilizia Benessere termoigrometrico - Termoregolazione del corpo umano -Bilancio termico del corpo umano - Metabolismo energetico - Lavoro esterno - Calore perso per evaporazione - Calore perso per respirazione - Scambio termico per radiazione - Temperatura media radiante - Scambio termico per convezione - Scambio termico per conduzione dei vestiti - Resistenza termica dei vestiti -Variabili che influenzano il comfort termico - Equazione del benessere di Ranger - Voto Medio Previsto - PMV (Predicted Mean Vote) - Percentuale di Persone Insoddisfatte – PPD (Percentage of Dissatitisfied) Trattamento dell’aria umida per condizionamento estivo ed invernale. Dimensionamento delle UTA – Calcolo delle perdite di carico nei condotti. Impianti di riscaldamento ad acqua per civile abitazione. Calcolo dei carichi termici dell’edificio Dimensionamento della rete Pompe di calore a compressione di vapore per il condizionamento estivo ed invernale di edifici RISULTATI D'APPRENDIMENTO PREVISTI Approfondimento degli aspetti ingegneristici specialistici della Termocinetica, della Termofluidodinamica e della Termodinamica applicata. BREVE CURRICULUM SCIENTIFICO DEL DOCENTE RESPONSABILE Sandra Corasaniti è Ricercatore Confermato dal 2001. EVENTUALI PROPEDEUTICITÀ Si consiglia di sostenere gli esami di Analisi Matematica e Fisica prima di sostenere l’esame di Fisica Tecnica. TESTI DI RIFERIMENTO F. Gori, Lezioni di Termodinamica, Città Studi Edizioni. F. Kreith, Principi di trasmissione del calore. Dispense di Termofluidodinamica. Dispense del Benessere Termoigrometrico MODALITÀ DI EROGAZIONE Tradizionale MODALITÀ DI FREQUENZA La frequenza è fortemente consigliata. METODI DI VALUTAZIONE Prova scritta e orale. EVENTUALI ATTIVITÀ DI SUPPORTO ALLA DIDATTICA Prove intermedie da svolgere durante il corso. ORARI DI RICEVIMENTO Consultabili sul sito web. CALENDARIO DELLE PROVE D'ESAME Consultabile sul sito web.