Temi di approfondimento

Temi di ricapitolazione per il Corso di Combustione - LSA
1. Quante grandezze occorrono per individuare lo stato di un sistema in non-equilibrio chimico, e
d equilibrio termico e meccanico?
2. In quali modi si può individuare quantitativamente la composizione di una miscela gassosa?
3. Che differenza esiste fra grandezze estensive ed intensive?
4. Come si rende intensiva una grandezza estensiva su base massica? E su base molare ?
5. Che differenze esistono fra le equazioni di stato termica e calorica di un sistema mono- e multicomponente?
6. Che differenze esistono fra la formulazione del primo principio della termodinamica di un
sistema mono- e multi-componente?
7. Come è definito il calore di reazione di una reazione chimica ? come si distingue una reazione
esotermica da una endotermica ?
8. Che differenze esistono fra la formulazione del secondo principio della termodinamica di un
sistema mono- e multi-componente?
9. Cos’è la legge di azione di massa?
10. Come si esprime la condizione di equilibrio chimico di una miscela gassosa?
11. Che tipo di sensitività esibisce la temperatura di equilibrio (adiabatica a pressione costante)
rispetto a variazioni della temperatura iniziale dei reagenti ? (sugg.: distinguere il caso di
temperature di equilibrio “elevate” da quelle “basse”)
12. Che tipo di sensitività esibisce la temperatura di equilibrio (adiabatica a pressione costante)
rispetto a variazioni della pressione di combustione ?
13. Che tipo di sensitività esibisce la temperatura di equilibrio (adiabatica a pressione costante)
rispetto a variazioni del rapporto di equivalenza dei reagenti ?
14. Come si definisce la scala dei tempi caratteristica di una reazione uni-molecolare? Di una bimolecolare?
15. Come si definiscono i tempi caratteristici di un sistema lineare ?
16. Per un sistema lineare, cos’è una varietà stabile? Ed una instabile?
17. Per un sistema lineare, cos’è una varietà lenta? Ed una veloce?
18. Come è definito il tempo caratteristico “lento” di un sistema lineare che sta evolvendo lungo la
sua varietà lenta ?
19. Cosa si intende per approssimazione di Quasi-Stazionarietà di una specie chimica per un
meccanismo cinetico chimico (QSSA) ?
20. Cosa si intende per approssimazione di Equilibrio Parziale di una reazione chimica per un
meccanismo cinetico chimico (PEA) ?
21. Come si può descrivere in termini “geometrici” la dinamica di un sistema lineare ? (sugg.: si
proietti il campo vettoriale sugli auto-vettori della matrice Jacobiana associata)
22. Quali sono le differenze e le similarità tra lo stato che un sistema chimico evolvente a velocità
di reazione finita, per assegnate condizioni iniziali, tende a raggiungere dopo un tempo
sufficientemente lungo e la condizione di equilibrio termodinamico corrispondente alle stesse
condizioni iniziali?
23. Qual è la condizione critica per avere una esplosione in una cinetica con reazioni a catena
isoterme?
24. Come è definito il tempo di esplosione per una reazione a catena? Da cosa dipende?
25. Qual è la condizione critica per avere una esplosione in una sistema non adiabatico in cui
avviene una reazione 1-step esotermica? Cosa accade se tale sistema diviene adiabatico (ovvero
non cede calore al serbatoio in cui la reazione avviene?
26. Come è definito il tempo di esplosione nel caso di ignizione termica? Da cosa dipende?
27. Quali sono le caratteristiche del diagramma per i limiti di esplosione del sistema H2/O2?
28. Quali sono le equazione di bilancio di interesse in un sistema reagente multi-componente?
29. Quali sono le relazioni costitutive di interesse in un sistema reagente multi-componente?
30. Quali sono le equazioni di stato di interesse in un sistema reagente multi-componente?
31. Come sono definiti i coefficienti di trasporto multi-componente di Fick generalizzati ?
32. Come sono definiti i coefficienti di trasporto multi-componente di Stefan-Maxwell
generalizzati?
33. Qual è la convenienza ad utilizzare i coefficienti di Stefan-Maxwell generalizzati piuttosto di
quelli di Fick generalizzati?
34. Come sono definiti i coefficienti di diffusione binaria ? (non trattati a lezione, ma da conoscere
lo stesso!!!)
35. Quali sono i 4 postulati della termodimamica di nonequilibrio ?
36. Qual è il significato “fisico” dei termini fuori diagonale nelle relazioni tra “flussi” e “forze” in
un sistema reagente multi-componente?
37. Quali sono le approssimazioni che consentono di esprimere la velocità di diffusione di una
specie in funzione del gradiente della sola specie ?
38. Come si approssimano le equazioni per un sistema reagente multi-componente nel caso il flusso
sia a numero di Mach basso (M<0.001) ? (sugg.: equazioni di Shvab-Zeldovich)
39. Cosa è uno scalare conservato?
40. Cos’è la frazione di miscela?
41. Come si approssimano le equazioni per un sistema reagente multi-componente nel caso il flusso
sia a numero di Mach elevato (M>0.2) ? (sugg.: equazioni di Eulero reagenti)
42. Cosa è il tempo di ignizione in un sistema omogeneo adiabatico a pressione costante ?
43. Cosa è il tempo di reazione in un sistema omogeneo adiabatico a pressione costante ?
44. In un sistema omogeneo (gradienti spaziali nulli) con deflusso, come è definito il tempo di
residenza?
45. Cosa sono le condizioni di “blow-off” in un reattore perfettamente miscelato?
46. In un plug-flow, cosa si intende per flusso quasi-congelato, in quasi-equilibrio, ed in nonequilibrio chimico ?
47. Che differenza c’è tra un flusso in quasi-equilibrio (numero di Damkoeler che tende ad infinito)
ed uno in equilibrio (numero di Damkoeler uguale ad infinito) ?
48. Come si possono classificare le onde di combustione? (sugg.: relazioni di salto di RankineHugoniot)
49. Quali sono le caratteristiche di una detonazione ?
50. Qual è il meccanismo di propagazione di una detonazione ?
51. Come si individua la velocità minima di propagazione di una detonazione?
52. A che velocità propaga una detonazione in un condotto in cui un pistone si muove nella stessa
direzione della detonazione ad una velocità superiore alla velocità minima di propagazione della
detonazione ?
53. Quali sono le caratteristiche di una deflagrazione ?
54. Qual è il meccanismo di propagazione di una deflagrazione in una miscela di reagenti
premiscelati ?
55. Come si individua la velocità massima di propagazione di una deflagrazione?
56. Come si può risolvere il problema del calcolo della velocità effettiva di propagazione di una
deflagrazione (fiamma) in una miscela di reagenti premiscelati?
57. Quali sono le principali dipendenze della velocità di fiamma laminare ?
58. Quali sono le condizioni per l’ignizione di una fiamma premiscelata ? e quelle di spegnimento ?
59. Cos’è una fiamma diffusiva ?
60. Come si può calcolare la forma di una fiamma diffusiva sotto l’ipotesi di cinetica infinitamente
veloce ? (sugg. Equazioni di Burke-Schumann)
61. Che differenze qualitative esistono fra la struttura del fronte di fiamma diffusivo sotto l’ipotesi
(i) di cinetica infinitamente veloce , (ii) di cinetica a velocità finita ?
62. Come sono individuabili i regimi di fiamma diffusiva in quasi-equilibrio ? e quello di fiamma
diffusiva quasi-congelata?
63. Quali sono le condizioni per l’ignizione di una fiamma diffusiva? e quelle di spegnimento ?