Fisica tecnica

Il corso si propone di fornire le nozioni di base per l'analisi energetica dei sistemi, sia attraverso lo studio dei processi di conversione tra le diverse forme di energia (termica, meccanica) sia fornendo gli elementi fondamentali sui meccanismi dello scambio termico e della meccanica del fluidi.

Attività d'esercitazioneEsercitazioni pratiche. Parte integrante del corso sono le esercitazioni numeriche come momento di verifica e chiarimento delle nozioni teoriche acquisite nelle ore di lezione. Le esercitazioni si completano con una serie di dimostrazioni pratiche sull'impiego del più importanti strumenti per la misura di: temperatura, pressione, umidità, velocità e portata di fluidi.Modalità d'esameL'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio su tre temi distinti e relativi alla termodinamica, alla fluidodinamica e alla termocinetica. Oltre agli argomenti teorici compresi nel programma, sono argomento di esame anche esempi di applicazione del tipo di quelli presentati durante il corso di esercitazioni.PropedeuticitàPer seguire il corso con profitto è necessaria la conoscenza di: Fisica generale ABC, Analisi matematica ABC.

Termodinamica. Richiami sui sistemi di unità di misura. Generalità e definizioni. Sistemi chiusi. Primo principio della termodinamica e proprietà energia. Secondo principio della termodinamica e proprietà entropia. Irreversibilità. Teorema di non diminuzione dell'entropia. Sistemi semplici monocomponenti. Superficie (p, v, T) e diagrammi termodinamici (p, v) e (p, T). Equazione di Clausius Clapeyron. Proprietà dei liquidi. Proprietà e trasformazioni dei vapori saturi e surriscaldati. Gas perfetti. Proprietà e trasformazioni dei gas perfetti. Gas reali. Equazione di Van der Waals. Legge degli stati corrispondenti. Fattore di compressibilità. Diagrammi termodinamici (T, s) e (h, s). Termodinamica dei sistemi aperti. Definizioni. Equazioni di bilancio di massa ed energia. Cicli termodinamici: ciclo Rankine e ciclo frigorifero. Sistemi semplici multicomponenti. Proprietà delle miscele di gas perfetti. Miscele di aria e vapore d'acqua.

Fluidodinamica. Aspetti fisici del moto di un fluido. Viscosità. Moto laminare e moto turbolento. Strato limite fluidodinamico. Numero di Reynolds. Moto dei fluidi nei condotti. Equazioni integrali. Equazione di bilancio dell'energia meccanica. Equazione di Bernoulli. Perdite di carico. Misure di velocità e di portata. Fluidi comprimibili. Numero di Mach.

Termocinetica. Conduzione. Legge di Fourier. Equazione di bilancio dell'energia. Equazione di Fourier. Conduzione stazionaria. Analogia elettrica. Convezione. Analisi dimensionale. Strato limite termico. Convezione forzata, naturale e mista. Irraggiamento termico. Generalità e definizioni. Leggi dell'irraggiamento. Fattore di forma e sue proprietà. Applicazioni relative al mutuo scambio radiattivo tra superfici nere e grigie. Contemporanea presenza di diverse modalità di scambio. Coefficiente globale di scambio termico.