Offerta Didattica

 

INGEGNERIA CIVILE E DEI SISTEMI EDILIZI

FISICA TECNICA AMBIENTALE

Classe di corso: L-7,23 - Ingegneria civile e ambientale
AA: 2020/2021
Sedi:
SSDTAFtipologiafrequenzamoduli
ING-IND/11CaratterizzanteLiberaLiberaNo
CFUCFU LEZCFU LABCFU ESEOREORE LEZORE LABORE ESE
64024824024
Legenda
CFU: n. crediti dell’insegnamento
CFU LEZ: n. cfu di lezione in aula
CFU LAB: n. cfu di laboratorio
CFU ESE: n. cfu di esercitazione
FREQUENZA:Libera/Obbligatoria
MODULI:SI - L'insegnamento prevede la suddivisione in moduli, NO - non sono previsti moduli
ORE: n. ore programmate
ORE LEZ: n. ore programmate di lezione in aula
ORE LAB: n. ore programmate di laboratorio
ORE ESE: n. ore programmate di esercitazione
SSD:sigla del settore scientifico disciplinare dell’insegnamento
TAF:sigla della tipologia di attività formativa
TIPOLOGIA:LEZ - lezioni frontali, ESE - esercitazioni, LAB - laboratorio

Obiettivi Formativi

Il corso di Fisica Tecnica Ambientale, si pone come obiettivo quello di far acquisire agli studenti un’adeguata conoscenza e comprensione dei principi teorici della disciplina, fondamentali per le scienze ingegneristiche e per le loro realtà applicative, nonché di far sviluppare la capacità di applicare in maniera autonoma le nozioni teoriche per impostare, analizzare e risolvere problemi teorici anche complessi relativi alla Tecnica Ambientale. Gli studenti devono conseguire la capacità di raccogliere e interpretare i dati utili anche attraverso operazioni di rilievo strumentale in piena autonomia, di usare in maniera appropriata i linguaggi tecnici e scientifici specifici della disciplina e di acquisire adeguati metodi di studio, di descrizione e di indagine scientifica che serviranno ad approfondire le conoscenze della Fisica applicata all’ambiente nel campo dell’Ingegneria civile.

Learning Goals

The Environmental Technical Physics course aims to provide students with adequate knowledge and understanding of the theoretical principles of the discipline, fundamental for engineering sciences and their application realities, as well as to develop the capacity of autonomously apply the theoretical notions to set up, analyze and solve even complex theoretical problems related for example to the basic elements for the analysis of linear circuits necessary for the feeding and control of processes and industrial products. Students must achieve the ability in full autonomy of: - have understood the fundamentals of the theory of linear and stationary circuits. - have understood the basic rules for the study of these circuits over time and in the frequency domain, and of the related energy aspects. Students must also appropriately use the specific technical and scientific languages of the discipline and acquire appropriate methods of study, description and scientific investigation.

Metodi didattici

Il corso prevede lo svolgimento di lezioni frontali alla lavagna e di esercitazioni numeriche in classe sia individuali che di gruppo. Nel corso delle lezioni e delle esercitazioni si stimolerà costantemente negli studenti l’analisi critica degli argomenti trattati così che possano verificare il proprio livello di comprensione acquisendo, al contempo, un linguaggio tecnico adeguato e la capacità di applicare le tematiche affrontate.

Teaching Methods

The course includes lectures at the blackboard and numerical exercises both individually and in group class. During the lessons and exercises, students will be constantly stimulated for the critical analysis of the topics covered so that they can verify their level of understanding while acquiring an adequate technical language and the ability to apply the issues addressed.

Prerequisiti

Per superare l'esame del corso di Fisica Tecnica Ambientale vengono richieste come prerequisiti conoscenze di base riguardanti analisi matematica e fisica.

Prerequisites

Fundamentals of Mathematics and Physics. ​​​​​​​

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame composto da una prova scritta e da una prova orale cui è possibile accedere solo se il risultato della prova scritta è sufficiente. La prova scritta consiste nella risoluzione di tre problemi vertenti su tutto il programma svolto. La prova scritta è giudicata insufficiente se da essa si evince che lo studente non è in grado di applicare le conoscenze acquisite. La prova orale consiste nell'esposizione di argomenti vertenti su tutto il programma svolto di cui verrà anche giudicata la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti nonché il rigore metodologico. Gli studenti che frequentano regolarmente il corso potranno svolgere delle prove in itinere il cui superamento li esonera dalla prova scritta. La partecipazione alle prove in itinere non è obbligatoria. Sono previste due prove in itinere, una a metà corso e una al termine del corso. La prima e la seconda prova consistono nella risoluzione di esercizi vertenti rispettivamente sulla parte di termodinamica e sulla parte di trasmissione del calore del programma. Se una delle due prove non viene superata lo studente dovrà sostenere la prova scritta prevista negli appelli d’esame ordinari risolvendo esclusivamente gli esercizi vertenti sugli argomenti della prova in itinere non superata. Il termine di validità delle prove in itinere o della prova scritta, se superati, è di un anno solare dalla data dell’esame o dell’ultima prova.

Assessment

The assessment of the learning involves an exam consisting of a written test and an oral test which can be accessed only if the result of the written test is sufficient. The written test consists in solving three problems concerning the whole program. The written test is judged insufficient if it shows that the student is unable to apply the knowledge acquired. The oral exam consists in the presentation of arguments on the entire program. The language skills in the presentation of the arguments as well as the methodological rigor will also be judged. Students who regularly attend the course will be able to carry out ongoing tests, the passing of which will exempt them from the written test. Participation in the ongoing tests is not mandatory. There are two ongoing tests, one halfway through the course and one at the end of the course. The first and second tests consist in solving exercises on the thermodynamics part and heat transmission part of the program, respectively. If one of the two tests is not passed, the student will have to do the written test foreseen in the ordinary exam sessions, solving only the exercises on the topics of the non-passed ongoing test. The term of validity of the on-going tests or of the written test, if passed, is one calendar year from the date of the exam or the last test.

Programma del Corso

GENERALITA’ Equilibrio termodinamico. Lavoro meccanico e calore. Principio zero. Scale di temperatura. Trasformazioni. I PRINCIPIO Equivalenza calore-lavoro. I principio. Schema dell’energia. Gas perfetti: energia interna e calori specifici. Politropiche. II PRINCIPIO Enunciati storici. Ciclo di Carnot. Temperatura termodinamica assoluta. Entropia. Lavoro massimo. SISTEMI APERTI Primo principio per i sistemi aperti. Caldaie; scambiatori di calore; compressori alternativi; valvole di laminazione (Joule-Thomson). TRANSIZIONI DI FASE Regola delle fasi: curve di coesistenza e punti tripli. Equazione di Clapeyron. Formule empiriche per l’acqua. Diagrammi (P,V),(P,T),(T,S),(H,S),(P,H). CICLI TERMODINAMICI Cicli Otto, Diesel, Stirling, Brayton-Joule, Rankine. Ciclo frigorifero a compressione di vapore saturo. MOTO DEI FLUIDI Equazione di continuità. Legge di Poisseille. Distribuzione degli sforzi. Strato limite idrodinamico. Equazione di Bernoullì. Perdite di carico distribuite. Abaco di Moody. Perdite di carico concentrate. Formula di Borda. Efflusso da un piccolo foro. Progetto di un circuito idraulico. CONDUZIONE La legge di Fourier. Equazione generale della conduzione. Parete piana semplice e multistrato. manicotto cilindrico semplice e multistrato. Reti di resistenze termiche. CONVEZIONE Convezione forzata, naturale e mista. Legge di Newton. Metodo dell’analisi dimensionale. IRRAGGIAMENTO Riflessione assorbimento e trasmissione. Sorgenti. Flusso energetico e grandezze derivate. Legge di Kirchhoff. Corpo nero e corpo grigio. Scambi termici tra superfici nere e grigie. Schermi alla radiazione termica. FORME MISTE Trasmissione del calore tra due fluidi separati da una parete piana o cilindrica. Raggio critico di isolamento. Alette di raffreddamento. Transitori termici. Scambiatori di calore.

Course Syllabus

GENERALITY Thermodynamic equilibrium. Work and heat. The zero Law. Temperature scales. Processes. THE I LAW Work-heat equivalence. The first law. The energy scheme. Ideal gases: internal energy and specific heats. Polytropic processes. THE II LAW Historical formulations. Carnot cycle. The Kelvin temperature scale. Entropy. Maximum work. CONTROL VOLUMES The I law for a control volume. Boilers. Heat exchangers. Compressors. Throttling valves. (the Joule-Thomson process). PHASE CHANGES The phases rule. Coexistence lines and triple points. Clapeyron equation. Empirical formulas for water. Diagrams (P,V), (P,T), (T,S), (H,S), (P,H). TERMODYINAMIC CYCLES Otto, Diesel, Stirling, Brayton-Joule, Rankine cycles. The vapor compression refrigeration cycle. FLUIDS MOTION The conservation equation. The Poisseille law. The stresses distribution. The hydrodynamic boundary layer. The Bernoulli equation. Distributed energy losses. Moody abacus. Concentrated energy losses. Borda formula. Flow through a small hole. Design of a hydraulic network. THERMAL CONDUCTION Fourier law. The heat conduction equation. Simple and composite slabs. Simple and composite cylinders. Equivalent thermal networks. THERMAL CONVECTION Free, forced and mixed convection. Newton law. The dimensional analysis method. THERMAL RADIATION Reflection, absorption and transmission. Sources. Energy flux and derived parameters. Kirchhoff law. The black body. The grey body. Heat exchange between black or grey surfaces. Radiation shields. COMBINED HEAT TRANSFER Heat transfer between two fluids separated be a plane or cylindrical wall. The critical insulation radius. Fins. Transient heat transfer. Heat exchangers.

Testi di riferimento: M.J. Moran, H.N. Shapiro, B.R. Munson, D.P. DeWitt. Elementi di Fisica Tecnica per l’ingegneria. McGraw-Hill. M.W. Zemansky, M.A. Abbott, H.C. Van Ness: Fondamenti di Termodinamica per Ingegneri - Zanichelli, Bologna Y.A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw Hill Italia Dispense a cura del docente

Elenco delle unità didattiche costituenti l'insegnamento

Docente: ANTONIO PICCOLO

Orario di Ricevimento - ANTONIO PICCOLO

GiornoOra inizioOra fineLuogo
Mercoledì 10:30 11:30Sudio (Blocco C settimo piano)
Mercoledì 14:00 15:00Studio (Blocco C settimo piano)
Giovedì 10:30 11:30Studio (Blocco C settimo piano)
Giovedì 14:00 15:00Studio (Blocco C settimo piano)
Note:
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