Fisica Tecnica

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Codice identificativo insegnamento: 083400
Programma sintetico: Termodinamica: equilibrio e trasformazioni termodinamiche; gas ideale e politropiche; primo principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti; secondo principio della termodinamica, entropia e irreversibilita'; potenziali termodinamici e formalismo termodinamico; sistemi eterogenei, transizioni di fase e diagrammi di stato; miscele ideali di gas e vapori. Macchine motrici e operatrici , bilanci energetici e rendimento isoentropico, cicli motore a gas e a vapore, ciclo frigorifero a vapore; trattamenti dell'aria umida. Trasmissione del calore: generalita' sui meccanismi di trasporto di energia; conduzione in regime stazionario e variabile con flusso unidirezionale in geometria piana e cilindrica senza generazione di potenza, regime stazionario con generazione di potenza, superfici estese; Convezione forzata e naturale, gruppi adimensionali caratteristici e correlazioni sperimentali; Irraggiamento, corpo nero e grigio, fattore di vista e potenza termica scambiata per irraggiamento. Scambiatori di calore, differenza media logaritmica, efficienza.

1. Fondamenti di Termodinamica: grandezze e sistemi di unità di misura, grandezze fondamentali e derivate di interesse per la Termodinamica (e Trasmissione del calore); sistema termodinamico, stati di equilibrio, variabili di stato, potenziali di interazione, trasformazioni termodinamiche, i modelli quasi-statico e reversibile; primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi; calori specifici, coefficienti di comprimibilità isoterma e dilatazione isobara, gas ideale e trasformazioni politropiche, cenni sul comportamento dei gas reali. Primo principio della Termodinamica per sistemi aperti. Secondo principio della Termodinamica, principio di massima entropia, bilanci entropici. Potenziali termodinamici, formalismo e calcolo termodinamico. Cicli termodinamici diretti e inversi, loro bilancio energetico ed entropico globale e locale, energia non utilizzata a causa delle irreversibilità. Sistemi eterogenei, regola delle fasi, transizioni di fase, stato triplo, punto critico, diagrammi di stato. Miscele ideali di gas e vapori, diagrammi psicrometrici.

2. Termodinamica applicata: macchine motrici ed operatrici, bilanci energetici, rendimenti isoentropici, interrefrigerazione; valvola di laminazione, ugelli convergenti-divergenti (cenni); cicli motori teorici a gas ideale Otto, Diesel, Joule; rigenerazione; ciclo Rankine e ciclo frigorifero a vapore; grandezze principali e trattamenti relativi all’aria umida, cenni di condizionamento.

3. Trasmissione del calore: generalità sui meccanismi di trasporto di energia. Conduzione: legge di Fourier, equazione generale della conduzione, sua integrazione in regime stazionario con flusso monodirezionale in geometria piana, cilindrica e sferica, senza e con generazione uniforme di potenza; conduzione in regime variabile. Convezione: tipologie (forzata, naturale,mista), legge di Newton, temperature di riferimento, gruppi adimensionali caratteristici e correlazioni sperimentali (cenni). Irraggiamento: emettitori reali e ideali, corpi opachi e trasparenti, corpo nero, principali leggi fisiche, scambi di energia per irraggiamento. Superfici estese e scambiatori di calore.

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