INFORMAZIONI SU

Fisica tecnica - I modulo

Programma dell'insegnamento di Fisica tecnica - I modulo - cdl in Ingegneria Meccanica

Docente

prof. Giulio CROCE

Crediti

6 CFU

Obiettivi formativi specifici

Il corso intende fornire le conoscenze necessarie per formulare i bilanci di primo principio (energia) e di secondo principio (entropia) e per comprendere i fenomeni di trasmissione del calore per conduzione, convezione ed irraggiamento. Nel corso vengono forniti gli strumenti per l’applicazione delle nozioni acquisite all'analisi energetica dei cicli termodinamici e dei processi di interesse dell'impiantistica termotecnica ed allo studio dei processi di scambio termico che hanno luogo in componenti, apparecchiature e sistemi di interesse tecnico.

Competenze acquisite

- Bilanci dell'energia meccanica per sistemi chiusi ed aperti.
- Bilanci generali dell'energia (primo principio) per sistemi chiusi ed aperti.
- Bilanci di entropia (secondo principio) per sistemi chiusi ed aperti.
- Analisi energetica dei processi di combustione.
- Analisi energetica di impianti termici e di condizionamento.
- Analisi energetica di cicli termodinamici diretti ed inversi.
- Elementi di moto dei fluidi comprimibili.

Programma

Sistemi di unità di misura: sistema Internazionale di unità di misura (SI), con particolare riguardo alla definizione della scala di temperatura (2 ore).
Sistemi termodinamici: grandezze e trasformazioni, conservazione della massa, e lavoro in sistemi chiusi ed aperti; bilancio dell'energia meccanica per sistemi aperti monodimensionali stazionari (5 ore).
Primo principio della termodinamica: formulazione per sistemi chiusi ed aperti; rendimenti di conversione dei cicli diretti ed efficienza dei cicli frigoriferi e pompa di calore; energia interna, entalpia e calori specifici (6 ore).
Secondo principio della termodinamica: enunciati; reversibilità e irreversibilità; ciclo di Carnot; temperatura termodinamica; definizione di entropia; entropia di solidi e liquidi; disuguaglianza di Clausius (6 ore).
Gas ideali: equazione di stato; calori specifici; valutazione di energia interna, entalpia ed entropia. Isocore, isobare, isoterme, adiabatiche, isoentropiche e politropiche (6 ore).
Bilanci di energia ed entropia: applicazione dei bilanci di primo principio (energia) e di secodo principio (entropia) a sistemi chiusi ed aperti (6 ore).
Vapori, gas reali e miscele di gas: diagrammi (p,T), (p,v), (T,s), (h,s) e (p,h); equazione di Clausius-Clapeyron; fattore di comprimibilità; equazioni di stato dei gas reali; proprietà delle miscele (6 ore).
Aria umida: proprietà termodinamiche e diagrammi; principali trasformazioni d'interesse tecnico (6 ore).
Processi di combustione: eccesso d'aria; bilanci energetici e poteri calorifici; temperatura d'uscita dei fumi; rendimenti di caldaie, camere di combustione ed impianti termici motori (4 ore).
Cicli termodinamici diretti: cicli diretti ad aria standard, Joule, Otto, Diesel e misto; ciclo di Rankine a vapore d'acqua (5 ore).
Cicli termodinamici inversi: cicli a compressione di vapore, frigoriferi ed a pompa di calore; fluidi frigorigeni (4 ore).
Cenni sul moto dei fluidi comprimibili: velocità del suono negli aeriformi; numero di Mach; moto isoentropico; ugello convergente-divergente (2 ore).
Esercitazioni (10 ore).

Bibliografia

- G. Comini e S. Savino, FONDAMENTI TERMODINAMICI DELL'ENERGETICA, SGEditoriali - Padova, 2011 (ISBN 978-88-89884-17-1)

Modalità d'esame

prova scritta e orale

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