31392 - TERMODINAMICA APPLICATA T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenze sui fondamenti della termodinamica, sulle proprietà termodinamiche di sistemi fluidi in stati monofasici o bifasici, sui principali cicli termodinamici.

Programma/Contenuti

Fondamenti della termodinamica

Introduzione e cenno storico. Definizioni basilari. Principio zero e temperatura empirica. Primo principio e definizione della proprietà energia. Interazione di tipo calore. Bilancio di energia per un sistema chiuso. Schematizzazione dei processi, serbatoio termico. Secondo principio: enunciati di Kelvin-Planck e di Clausius. Definizione della proprietà temperatura termodinamica. Disuguaglianza di Clausius. Definizione della proprietà entropia. Principio di non diminuzione dell'entropia. Principio della massima entropia. Flusso e produzione di entropia. Sistema semplice. Energia interna. Relazione fondamentale. Equazione di Gibbs. Regola delle fasi. Sistemi semplici chiusi: entalpia, capacità termiche specifiche, energia libera di Helmholtz, energia libera di Gibbs, relazioni di Maxwell. Motrici termiche e macchine frigorifere fra due serbatoi.

Bilanci di energia e di entropia per un volume di controllo

Sistema quasi-semplice in moto. Ipotesi dell'equilibrio termodinamico locale. Bilanci di energia e di entropia per un volume di controllo. Bilancio combinato e flow availability. Esempi applicativi.

Sistemi semplici monocomponenti

Equazione di stato e diagrammi [p,T], [p,v]. Gas ideali: equazione di stato e deduzione della legge di Joule; variazioni di energia interna, entalpia ed entropia; valori delle capacità termiche specifiche. Cenno alle proprietà dei liquidi. Proprietà dei vapori saturi. Equazione di Clapeyron. Proprietà dei vapori surriscaldati e dei gas reali. Diagrammi termodinamici [T,s], [h,s] e [p,h].

Sistemi semplici multicomponenti

Proprietà delle miscele di gas ideali. Entropia di mescolamento. Miscele di aria e vapore d'acqua: titolo e grado igrometrico, diagramma [j,x], mescolamento di correnti di aria umida, diagramma psicrometrico.

Cicli termodinamici

Ciclo Rankine. Ciclo frigorifero a compressione.

Testi/Bibliografia

Per la parte di teoria, il materiale didattico è costituito dalla dispensa redatta dal docente. La dispensa di teoria è disponibile online nel sito AMS Campus:

https://campus.unibo.it/

La dispensa può essere ottenuta anche in formato cartaceo, presso il centro di foto-documentazione della Scuola di Ingegneria e Architettura, Viale Risorgimento 2, posto presso la biblioteca Dore, al primo piano dell'edificio storico.

Gli esercizi di cui si richiede la soluzione all'esame sono svolti dal docente durante le esercitazioni in aula, che si alternano alle lezioni teoriche. Si consiglia quindi di frequentare le lezioni e, in particolare, le esercitazioni in aula.

Lo studente impossibilitato a frequentare le esercitazioni può trovare gli stessi esercizi, svolti in modo analogo, nel libro

S. LAZZARI, B. PULVIRENTI, E. ROSSI DI SCHIO: “Esercizi risolti di Termodinamica, Moto dei Fluidi e Termocinetica” (Esculapio, Bologna, 2006).

Metodi didattici

Il metodo didattico principale è costituito dalle lezioni teoriche e dalle esercitazioni in aula, svolte dal docente alla lavagna con l'ausilio di videoproiettore o lavagna luminosa per le illustrazioni.

La didattica è integrata da alcune esercitazioni pratiche eseguite nel Laboratorio di Fisica Tecnica del Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIN), situato in Via Terracini 34. Le esercitazioni in laboratorio si svolgono nella parte finale del corso, e hanno lo scopo di illustrare le tecniche di calibrazione dei termometri e di misura della temperatura, nonché il funzionamento di una pompa di calore reversibile.

La partecipazione alle lezioni teoriche e alle esercitazioni in aula è importante per ottenere una solida preparazione sulla materia. Le esercitazioni in laboratorio completano la preparazione e forniscono una certa professionalità nelle misure di temperatura. Tuttavia, l'esame può essere superato con il punteggio massimo anche senza partecipare alle lezioni ed esercitazioni in aula e alle esercitazioni in laboratorio.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento consiste in un esame orale, che comprende una domanda di teoria e lo svolgimento di un esercizio. 

Nella domanda di teoria si richiede di spiegare uno degli argomenti svolti a lezione e trattati nella dispensa. Nel quesito riguardante un esercizio, si richiede di aver compreso e di saper spiegare lo svolgimento di uno degli esercizi svolti durante le esercitazioni in aula.

Per ottenere il voto massimo (30 e lode), lo studente deve dimostrare di avere capito il tema oggetto di domanda e di sapersi esprimere con chiarezza. Il mancato superamento dell'esame si ha quando lo studente dimostra di non avere alcuna conoscenza di un argomento fondamentale di teoria o di averlo compreso in modo totalmente errato. Si ha anche quando lo studente, oltre a non saper risolvere un esercizio, non sa cogliere i suggerimenti dell'esaminatore e dimostra una forte confusione di base.

Strumenti a supporto della didattica

Strumenti audiovisivi; strumentazione e attrezzature didattiche del laboratorio di Fisica Tecnica del Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIN), Via Terracini 34. Materiale didattico disponibile in rete: https://campus.unibo.it/

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Enzo Zanchini