31006 - FISICA TECNICA AMBIENTALE T

Anno Accademico 2021/2022

  • Docente: Paolo Guidorzi
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-IND/11
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea in Ingegneria per l'ambiente e il territorio (cod. 9198)

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenze di base della termodinamica macroscopica classica, studio di sistemi termodinamici semplici e cicli termodinamici fondamentali, proprietà dell'aria atmosferica e sue trasformazioni. Conoscenza di base dei meccanismi della trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento.

Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

L’allievo che accede a questo insegnamento conosce e sa utilizzare i metodi dell'analisi matematica (calcolo differenziale e integrale) e le nozioni di base della Fisica. Tali conoscenze sono acquisite, di norma, superando gli esami di Analisi Matematica T-1 e Fisica Generale T-1. 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, ovvero le slide utilizzate a lezione, da utilizzare come traccia degli argomenti trattati.

 

Programma

PARTE 1: TERMODINAMICA

Introduzione.
Introduzione alla Termodinamica. Unità di misura.
Principio zero della Termodinamica. Termometria.

Primo e secondo principio.
Primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi.
Secondo principio della Termodinamica per sistemi chiusi:
enunciati di Kelvin-Planck, di Clausius e loro equivalenza.
Macchine di Carnot.
Irreversibilità dei fenomeni naturali.
Entropia e lavoro perduto. Temperatura termodinamica.

Sistemi aperti.
Bilanci di massa per sistemi aperti.
Bilanci di energia per sistemi aperti.
Esempi di interesse applicativo.
Perdite di carico.

Sostanze pure, diagrammi e cicli.
Superficie p-v-T per le sostanze pure. Regola delle fasi di Gibbs.
Vapori saturi. Diagrammi termodinamici. Cicli termodinamici. Gas perfetti.

Miscele d'aria e vapor d'acqua.
Descrizione delle miscele d'aria e vapor d'acqua. Trasformazioni psicrometriche. Cenni di condizionamento ambientale. Misure di grado igrometrico.


PARTE 2: TRASMISSIONE DEL CALORE

Conduzione.
Legge di Fourier. Equazione di Fourier.
Soluzioni in regime stazionario: strato piano, strato cilindrico.
Raggio critico.
Analogia elettrica. Resistenze termiche.

Convezione.
Coefficiente di convezione.
Analisi dimensionale e similitudine.
Convezione forzata, naturale e mista.
Raffreddamento di un corpo per convezione naturale.
Strato limite dinamico e termico.

Irraggiamento.
Definizioni di base. Corpi neri e corpi grigi.
Leggi di Stefan-Boltzmann, di Planck, di Wien, di Lambert, di Kirchhoff. Scambio di energia tra superfici


PARTE 3:
NOZIONI BASE DI ACUSTICA

Acustica fisica, livelli sonori, definizione di decibel. Cenni di analisi in Frequenza, sistema uditivo umano, microfoni e fonometri, propagazione del suono.

Testi/Bibliografia

Y.A. Çengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2a Ed., Milano.

Metodi didattici

Tutti gli argomenti indicati nel programma saranno svolti durante le lezioni. Esercitazioni numeriche su ogni argomento trattato saranno svolte in aula a integrazione delle lezioni teoriche.

 

Un laboratorio didattico sull'applicazione e sperimentazione pratica degli argomenti trattati a lezione mediante sistema Arduino è affiancato al corso. Il laboratorio sarà tenuto in parte al di fuori degli orari di lezione, durante il periodo di svolgimento del corso. La partecipazione attiva a tale laboratorio potrà contribuire alla definizione del voto finale del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta, facoltativa, della durata di 2 ore, da svolgere senza l'aiuto di appunti o libri e una prova orale. La prova scritta è composta di norma di 10 quesiti, solitamente 5 domande di teoria e 5 esercizi. La prova scritta, se sufficiente, può sostituire la prova orale e consente di ottenere il massimo punteggio (30). Il mancato svolgimento della prova scritta o una votazione insufficiente non precludono lo svolgimento della prova orale. La prova scritta potrà essere svolta online.

La prova orale consiste in un approfondimento orale, con il docente, che mira ad accertare la maturità del candidato e il possesso delle conoscenze e abilità che caratterizzano la materia. Brevi e semplici esercizi possono essere chiesti durante la prova orale. La prova orale può essere sostenuta anche per migliorare il voto ottenuto nella prova scritta.

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 al primo e secondo principio della termodinamica, ai bilanci energetici nei sistemi chiusi e aperti, alle leggi dei gas perfetti e alle diverse modalità della trasmissione del calore.

Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso tutti i contenuti dell’insegnamento, mostrando buona capacità operativa e capacità di risolvere esercizi pratici (del tipo di quelli svolti a lezione).

Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave o alla mancata o insufficiente capacità di comprendere il fenomeno fisico rappresentato dalle formule spiegate a lezione.

 

Lo svolgimento individuale degli esperimenti assegnati durante il laboratorio di Arduino, e la loro presentazione al docente nelle forme indicate a lezione, porterà allo studente dei punti "bonus" da aggiungere al voto finale, ottenuto nelle modalità descritte sopra.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore per PC, lavagna luminosa, altri supporti per lezioni online. I lucidi del corso saranno a disposizione degli studenti.

Link ad altre eventuali informazioni

http://acustica.ing.unibo.it/Staff/paolo/courses-thermod.html

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Guidorzi

SDGs

Energia pulita e accessibile Lotta contro il cambiamento climatico

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.