Fisica Tecnica

Corso di Laurea dell’Insegnamento:
Laurea Triennale in Ingegneria Meccanica
Classe di Laurea:
Titolo dell’Unità Formativa:
Codice dell’Unità Formativa:
L9
Fisica Tecnica
27000047
Settore Scientifico Disciplinare:
ING-IND/10
Dipartimento:
Nome del Docente:
Eventuali altri Docenti Coinvolti
Tipo di Unità Formativa (di base o
caratterizzante, affine, a scelta, altro):
Propedeuticità Obbligatorie:
Propedeuticità Consigliate:
Anno di Studio/Corso:
Semestre:
Ore di Lezioni Frontali:
Ore di Esercitazioni:
Ore di Laboratorio:
Ore di Studio Individuali:
Numero di Crediti Formativi CFU/ECTS
Erogati:
Lingua di Insegnamento:
Modalità di Frequenza (Obbligatoria,
Facoltativa):
Modalità di Erogazione (Frontale, A
Distanza, Mista):
Metodi di Valutazione (Prova scritta,
Orale, ecc.):
Criteri di valutazione dell’apprendimento,
criteri di misurazione dell’apprendimento
e criteri di attribuzione del voto finale
Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale
Mario Antonio Cucumo
Obiettivi Formativi dell’Unità Formativa
(risultati d'apprendimento previsti e
competenze da acquisire)
Contenuti del Corso/Programma:
Attività caratterizzante
Analisi Matematica 1
II anno
I semestre
53
29
8
135
9
Italiano
Obbligatoria
Frontale
Prova scritta e prova orale. Sono ammessi alla prova orale gli studenti che
ottengono alla prova scritta un voto minimo pari a 15/30.
Lo studente deve dimostrare di aver acquisito la conoscenza dei principi
fondamentali della Termodinamica e della Trasmissione del Calore.
Dev’essere in grado di applicare le sue conoscenze mostrando abilità nella
comprensione e soluzione di problemi riguardanti le macchine termiche e lo
scambio termico. Deve saper interpretare i dati ritenuti utili, trarre le proprie
conclusioni e comunicare i risultati con correttezza, alto grado di autonomia e
capacità di sintesi.
La misurazione dell’apprendimento avviene mediante l’attribuzione di un
voto finale che si basa sui risultati ottenuti ad una prova scritta e ad una
prova orale.
La Termodinamica e la Trasmissione del Calore sono due discipline
strettamente correlate che costituiscono ormai un elemento imprescindibile
del bagaglio culturale di un ingegnere. Gli studenti possono acquisire una
conoscenza di base di energia, interazioni energetiche e processi di scambio
termico (conoscenza e capacità di comprensione). L’attenzione è focalizzata
sui principi fondamentali della Termodinamica e della Trasmissione del
Calore, con un occhio di riguardo per le relative applicazioni ingegneristiche
(capacità applicative), onde poter scegliere quelle più idonee dal punto di
vista del risparmio energetico (autonomia di giudizio). Il corso prevede altresì
una sezione esercitativa ed una di laboratorio che educheranno gli studenti
anche alla presentazione dei risultati numerici (comunicazione). La
padronanza dei contenuti del corso consentirà allo studente la comprensione
di problemi più complessi, in modo che possa darne una formulazione utile
alla risoluzione e interpretarne i risultati (apprendimento).
Argomenti delle lezioni:
• Sistemi termodinamici. Coordinate termodinamiche. Equilibrio
termodinamico. Equazioni di stato. Trasformazioni reversibili ed
irreversibili. Lavoro.
• Primo principio per i sistemi chiusi in quiete ed in moto macroscopico
e per i sistemi aperti. Energia interna. Entalpia. Temperatura.
Capacità termiche. Varie equazioni energetiche.
• Gas ideali e gas reali. Equazione di stato di un gas ideale. Energia
interna ed entalpia di un gas ideale. Diagrammi di Amagat.
Coefficiente di comprimibilità dei gas reali. Calori specifici dei gas
ideali. Trasformazioni politropiche.
•
Letture Consigliate o Richieste:
Secondo principio. Macchine termiche e Macchine frigorifere.
Enunciato del secondo principio secondo Kelvin-Planck e Clausius.
Macchina di Carnot. Teorema di Carnot. Pompe di calore.
Definizione dell'entropia. Diagramma entropico. Entropia dei gas.
Cicli termodinamici dei gas.
• Miscele bifasi in equilibrio termodinamico. Cambiamenti di fase.
Diagrammi (p, t) e (p, v). Equazione di Clapeyron. Diagramma (T, s)
e diagramma di Mollier. Cicli a vapore diretti ed inversi.
• Aria umida. Diagramma del Mollier dell’aria umida. Applicazioni.
• Leggi della conduzione, della convezione e dell'irraggiamento.
Conduttività termica. Analogia elettrica. Equazione generale della
conduzione. Conduzione monodimensionale in regime permanente.
Sistemi senza generazione interna di calore. Conduzione in parete
piana e cilindrica, semplice e composta, con varie condizioni al
contorno. Sistemi con generazione interna di calore. Piastra infinita,
cilindro infinito pieno. Alette. Conduzione in regime transitorio.
• Concetti fondamentali della convezione. Convezione forzata sopra
una piastra piana e all'interno di condotti. Coefficiente di scambio
termico convettivo per moto laminare e turbolento. Gruppi
adimensionali e loro significato. Convezione naturale. Scambiatori di
calore. Differenza logaritmica media. Efficienza.
• Irraggiamento. Grandezze caratteristiche: potere emissivo,
irraggiamento, radiosità. Intensità di radiazione. Fattore di vista.
Corpo nero. Superfici grigie e superfici reali. Leggi di Kirchhoff.
Scambio radiativo tra superfici nere e superfici grigie.
Argomenti delle esercitazioni:
• Sistemi di unità di misura. Trasformazioni reversibili ed irreversibili.
Lavoro.
• Primo principio per i sistemi chiusi in quiete ed in moto macroscopico
e per i sistemi aperti. Energia interna. Entalpia. Equazione
meccanica del lavoro. Equazione di Bernoulli.
• Gas ideali e trasformazioni di gas ideali.
• Secondo principio. Cicli termodinamici a gas. Entropia.
• Miscele bifasi. Diagramma di Mollier. Cicli a vapore diretti ed inversi.
• Aria umida.
• Esercizi numerici sulle piastre e sui cilindri semplici e composti con
diverse condizioni al contorno.
• Calcolo delle potenze termiche scambiate tra superfici solide di
diverse geometrie e fluidi a diversa temperatura nei diversi regimi di
moto in convezione naturale e forzata.
• Calcolo delle potenze termiche trasmesse tra due superfici nere o
grigie. Scambio termico radiativo in cavità nere o grigie.
l) M. Cucumo, V. Marinelli - Termodinamica Applicata - Pitagora Ed.,
Bologna.
2) V. Marinelli, G. Oliveti, A. Sabato - Trasmissione del Calore - Pitagora Ed.,
Bologna.
3) G. Alfano, V. Betta, F. Fucci – Esercitazioni numeriche di Fisica Tecnica –
CUEN Ed., Napoli
Altri Contenuti delle Esercitazioni:
Contenuti Laboratorio:
Attività di Apprendimento Previste e
Metodologie Didattiche:
Orario e Aule Lezioni:
Calendario Prove Valutazione
Argomenti delle attività di laboratorio:
• Termometria – Equivalente meccanico della Caloria. Trasformazioni
dei gas.
• Cicli frigoriferi-Psicrometria
• Taratura sensori termici. Misure di flussi termici.
• Scambiatori di calore
Le attività di apprendimento prevedono solo una valutazione finale a
conclusione del corso. Le lezioni e le esercitazioni sono erogate in aula con
uso di lavagna e/o proiettore connesso al computer. Le esercitazioni di
laboratorio sono invece erogate nel Laboratorio Didattico di Fisica Tecnica.
Orario e Aule Lezioni
Calendario Prove Valutazione