Programma del corso di Fisica Tecnica aa 2008

Programma del corso di Fisica Tecnica a.a. 2008/2009
C.d.L. Ingegneria dei Materiali Sede di Pordenone
C.d.L. Ingegneria Gestionale Sede di Pordenone
Docente: ing. Marzio Piller, R.U. c/o Facoltà di Ingegneria
Termodinamica
1. Definizioni introduttive: sistema termodinamico, trasformazioni termodinamiche,
trasformazioni quasi statiche e variabili di stato, regola delle fasi, equilibrio termodinamico,
equilibrio termico, Principio Zero della Termodinamica.
2. Scale empiriche di temperatura: definizione della temperatura come relazione di
equivalenza, scale empiriche di temperatura, scala del termometro a gas a volume
costante, definizione calorimetrica del calore.
3. Lavoro: definizione generale, calcolo del lavoro di volume per trasformazioni quasi statiche,
calcolo del lavoro per sistemi notevoli (lavoro di superficie, lavoro di deformazione di una
barra).
4. Primo principio della Termodinamica: lavoro adiabatico, lavoro non adiabatico ed
introduzione dell’energia interna, definizione termodinamica del calore, forma completa
del Primo Principio (per sistemi chiusi), forma differenziale del Primo Principio, entalpia e
Primo Principio in termini di entalpia, entalpia e lavoro tecnico utile, capacità termica e
calore specifico, calore specifico per fluidi incomprimibili.
5. Sostanze pure: transizioni di fase, diagrammi Pv e PT, punto critico e punto triplo. Proprietà
dei gas reali (equazioni del viriale in forma di pressione e volume, fattore di comprimibilità,
legge degli stati corrispondenti, equazione di Van der Waals e giustificazione della legge
degli stati corrispondenti, esperimento di Wahburn, energia interna di un gas reale), gas
ideali (equazione di stato, energia interna, calori specifici, trasformazioni notevoli).
6. Secondo Principio: enunciati di Kelvin-Planck e di Clausius, equivalenza degli enunciati,
trasformazioni reversibili ed irreversibili, coefficienti economici di cicli diretti e inversi, ciclo
di Carnot, teorema di Carnot, temperatura termodinamica e Zero Assoluto, diseguaglianza
di Clausius per il caso di cicli bitermici, energia utilizzabile, ciclo Stirling a gas ideale con e
senza rigenerazione, diseguaglianza di Clausius in generale, definizione dell’entropia,
entropia di sistemi isolati, entropia di irreversibilità, diagrammi T-s ed h-s, potenziali
termodinamici, equazioni di Maxwell, conseguenze notevoli delle equazioni di Maxwell.
7. Cenni di fluidodinamica: portata volumetrica e portata di massa, velocità media, pressione
in un fluido, strato limite idrodinamico e strato limite termico.
8. Sistema aperto: bilancio di massa, bilancio di energia, bilancio di entropia, bilancio
dell’energia meccanica, perdite di carico.
9. Applicazioni notevoli: cicli diretti a vapore, cicli diretti a gas, cicli inversi a vapore, cicli
inversi ad assorbimento, aria umida (definizioni e proprietà generali, utilizzo dei diagrammi
psicrometrici, trasformazioni notevoli, condizionamento a tutta aria).
Trasmissione del calore
1. Introduzione: termodinamica e trasmissione del calore, modalità di trasmissione del calore
e prime equazioni costitutive monodimensionali.
2. Conduzione: legge di Fourier per materiali in omogenei ed anisotropi, equazione di Fourier,
conduzione stazionaria monodimensionale (definizione del problema, analogia
elettrotermica, applicazioni), conduzione non-stazionaria (metodo delle capacità
concentrate).
3. Convezione: introduzione, analisi dimensionale e teorema di Buckingham.
4. Convezione forzata: equazioni di Prandtl per lo strato limite , strato limite termico su lastra
piana, convezione forzata in regime turbolenti, altre configurazioni geometriche notevoli.
5. Convezione naturale: forza di galleggiamento, convezione naturale su lastra piana verticale,
altre configurazioni notevoli, convezione mista.
6. Irraggiamento: definizioni introduttive, corpo nero, legge di Planck e legge di StefanBoltzmann, superfici grigie, fattore di vista, irraggiamento tra superfici nere, irraggiamento
tra superfici grigie.
7. Scambiatori di calore: definizioni introduttive, configurazioni di scambiatori di calore,
scambiatori di calore a tubi concentrici in contro- ed equi - corrente, scambiatori di utilizzo
pratico, metodo della temperatura media logaritmica e metodo dell’efficienza.
Testi consigliati:
a
1.
2.
3.
4.
G. Comini, "Lezioni di Termodinamica Applicata", 3 Edizione, SGE Editoriali, Padova, 2000.
E. Zandegiacomo, " Elementi di termodinamica applicata", Edizioni Goliardiche, Trieste, 2003.
M. W. Zemansky, “Calore e termodinamica”, Zanichelli, 1970.
G. Guglielmini, C. Pisoni, “Introduzione alla trasmissione del calore”, CEA ed., 2002.