65942 - CHIMICA APPLICATA E SCIENZA DEI MATERIALI T

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso fornisce allo studente strumenti razionali ed omogenei per la scelta e l'impiego consapevole dei materiali nelle tecnologie, nella costruzione e nella gestione di apparati industriali in rapporto all’ambiente di servizio, alla loro protezione dal degrado e dal fuoco e alla sicurezza nell'impiego. Lo studente consegue, al termine del corso, capacità di valutare i parametri che presiedono alla scelta dei materiali nelle applicazioni ingegneristiche, di elaborare relazioni tecniche e progettuali sull’impiego dei materiali stessi, di predisporne le relative prove tecnologiche e di interpretarne razionalmente e con piena autonomia di giudizio i risultati ai fini dell’ottimizzazione delle possibilità applicative. Lo studente è pertanto in grado di risolvere problemi tecnici di media difficoltà nel settore dei materiali dell’ingegneria industriale. Il corso si propone inoltre di fornire agli allievi ingegneri chimici le conoscenze relative ai combustibili, alle acque industriali ed ai materiali per l'ingegneria, necessarie per i corsi successivi.

Contenuti

Propedeuticità (Per entrambi i moduli Scienza Materiali e Chimica Applicata)

L’allievo che accede a questo insegnamento ha conoscenze di base sulla chimica inorganica ed organica. Tali conoscenze si ottengono frequentando i corsi di Fondamenti di Chimica erogati dai corrispondenti Corsi di Laurea.

Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito

 

Modulo di Scienza dei Materiali

(Modulo 2: 6CFU - comune per allievi di Ingegneria Chimici e Biochimica ed Ingegneria Meccanica)

Classificazione generale dei materiali e principali caratteristiche fisiche e meccaniche (ceramici, polimeri, metalli e compositi)

Definizione di Struttura dei materiali: legami chimici (energia e direzionalità), concetto di ordine e disordine, modelli a sfere rigide e strutture derivanti dai modelli.

Cristalli. Celle e reticoli cristallini. Indici di Miller per piani e direzioni reticolari. Densità atomica su piani e direzioni.

Difetti nei cristalli: di punto (vacanze), Difetti di punto nei materiali ceramici. Dislocazioni. Bordi di grano. Difetti di volume. Energia dei difetti.

Definizione di microstruttura Tecniche sperimentali per la determinazione della microstruttura. Microscopia ottica ed elettronica ed AFM. Porosimetria. Determinazione della densità.  Raggi X

Diagrammi di stato di equilibrio a due componenti. Trasformazioni eutettiche e peritettiche Trasformazioni di non equilibrio Diagrammi di interesse industriale (acciai, leghe dell'alluminio, ceramici)

Proprietà meccaniche dei materiali. Deformazioni plastiche. Anelasticità. Fenomeni di creep. Frattura fragile e duttile.

Analisi delle caratteristiche generali delle specifiche classi di materiali:

Ceramici, Metalli, Polimeri e compositi

Introduzione ai materiali nanocompositi

Modulo di Chimica Applicata (Modulo 1 - 3CFU) Ingegneri Chimici

Acque: caratteristiche chimiche e fisiche

Sostanze sospese e disciolte

Durezza, alcalinità, salinità e potere incrostante

BOD e COD

Principali trattamenti chimici:

Addolcimento. Demineralizzazione. Sterilizzazione.

Requisiti delle acque in relazione al loro utilizzo finale. Reflui.

 

Combustibili

Cenni alle reazioni di combustione

Caratteristiche generali dei combustibili

Potere calorifico. Determinazione sperimentale del potere calorifico.

Temperatura di fiamma.

Combustibili liquidi

Petrolio: caratteristiche generali fisiche e chimiche

Distillazione frazionata a pressione atmosferica ed in condizioni di vuoto.

Principali prodotti della distillazione del petrolio, in particolare benzine e gasoli per autotrazione

Principali processi della raffineria:

Visbreaking, Craking termico e catalitico, Reforming, Coking

Testi/Bibliografia

Modulo "Scienza dei materiali"

•“Scienza e Ingegneria dei materiali: una introduzione” W.D. Callister, D.G. Rethwisch  Ed. EdiSES, Napoli, IV Edizione

“Scienza e tecnologia dei materiali” W.F. Smith, Ed McGraw-Hill Milano •

•“Elements of Materials Science and Engineering” L.H.Van Vlack, Ed. Addison-Wesley

•“Scienza ed Ingegneria dei materiali” J.F. Shakelford, Ed. Pearson, Prentice Hall, Milano

“Struttura e proprietà dei materiali” John Wulff, volumi 1,2,3 Ed. Ambrosiana, Milano (non più in stampa)

 

Modulo di "Chimica Applicata"

Ingegneria Ambientale” Vesilind P, Peirce J CLUEB capitoli 4, 5 e 6

"Enciclopedia degli Idrocarburi" Autori vari, ENI

"Chimica Applicata" Brisi C. Editore Levrotto Bella

Metodi didattici

Lezioni frontali con uso di videoproiettore e lavagna

Esercitazioni in laboratorio:

Microscopia elettronica (SEM), Porosimetria (MIP) e Raggi x

ATTENZIONE:

A causa dell'emergenza COVID è possibile che le esercitazioni non abbiano luogo

ATTENZIONE

A causa dell'emergenza COVID è possibile che si verifichino variazioni nello svogimento e nella struttura delle lezioni

Si invitano gli studenti a prestare attenzione alle eventuali comunicazioni da parte della Segreteria e degli  organi deputati

Tali informazioni saranno riportate anche sul sito appena sia possibile

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

 

Attenzione A causa dell'emergenza COVID-19 le modalità di esame subiranno possibili modifiche, sia nella modalità che nella tipologia di compito.

Istruzioni dettagliate verranno fornite agli studenti prima delle singole prove. Per informazioni rivolgersi al docente.

Potrebbe essere necessario effettuare un test prima dell'esame vero e proprio per verificare le caratteristiche IT a disposizione dei singoli studenti

 

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale unico per entrambi i moduli, che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 1h e 40 min (vedi oltre per i dettagli) . Durante la prova a) non è ammesso l'uso di materiale di supporto quale libri di testo, appunti, supporti informatici, b) è necessario dotarsi di calcolatrice (non è consentito l’uso della calcolatrice del telefono cellulare), c) a ciascun candidato verrà richiesto di esibire un documento di riconoscimento ed il badge che attesta l’iscrizione all’Università di Bologna. Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite Almaesami, nel rispetto inderogabile delle scadenze previste. Coloro che non riuscissero per motivi tecnici o problemi particolari ad iscriversi entro la data prevista, sono tenuti a comunicarlo tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) al docente

La prova d’esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

Modulo di Scienza dei Materiali

conoscenza delle caratteristiche generali delle differenti classi di materiali.

conoscenza delle principali tecniche per la determinazione della microstruttura dei materiali

capacità di prevedere le caratteristiche dei materiali in base alla loro storia termica e meccanica

capacità di selezionare i materiali più idonei ad una determinata applicazione.

Modulo di Chimica Applicata

Conoscenza della composizione e comportamento chimico dei combustibili liquidi derivati da petrolio

Valutazione dell’effetto di determinati trattamenti sulla composizione chimica dei com­bustibili liquidi

Conoscenza dei parametri chimici e fisici che determinano il comportamento delle acque

Valutazione dell’effetto di un trattamento specifico sulle caratteristiche chimiche delle acque

Lo scritto (unico per i due moduli della durata complessiva di 1h 40 min) consiste, per il modulo Scienza dei Materiali, in domande aperte (2), una delle quali puo' comportare l'esecuzione di calcoli numerici ed in domande a risposta multipla (5) riguardanti la teoria.  Per il  modulo di Chimica Applicata si prevedono domande a risposta multipla (5) ed una domanda aperta che può prevedere l'esecuzione di calcoli numerici. Esempi di prove sono reperibili nel sito on-line. Per superare l'esame bisogna raggiungere una valutazione sufficiente in entrambi i moduli. Il voto finale viene pesato in funzione dei crediti.

Gli studenti meccanici svolgono solo la prima parte del compito.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento, ed in particolare la conoscenza delle principali caratteristiche chimiche fisiche e meccaniche delle diverse classi di materiali e delle correlazioni tra le proprietà macroscopiche dei materiali e la struttura e microstruttura degli stessi. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento in particolare in relazione alla capacità di modificare e prevedere il comportamento del materiale in base alle esigenze del particolare utilizzo finale. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico.

Strumenti a supporto della didattica

Copia delle slides proiettate durante le lezioni sono disponibili sul sito on line messo a disposizione dalla Facoltà

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Saccani