65942 - CHIMICA APPLICATA E SCIENZA DEI MATERIALI T

Scheda insegnamento

SDGs

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

Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2018/2019

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.

Programma/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 freuqentando  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 - Ingegneri Chimici e Meccanici)

Classificazione generale dei materiali (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.

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

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)

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

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

Analisi delle caratteristiche generali delle classi di materiali:

Ceramici, Metalli, Polimeri e compositi

 

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

Combustibili

Cenni alle reazioni di combustione

Caratteristiche generali dei combustibili

Potere calorifico Determinazione sperimentale

Temperatura di fiamma

Combustibili liquidi

Petrolio: caratteristiche 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 tecnologia dei materiali” W.F. Smith, Ed McGraw-Hill Milano •

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

•“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

Metodi didattici

Lezioni frontali con uso di videoproiettore e lavagna

Esercitazioni in laboratorio:

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

Modalità di verifica 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 della durata di 2h ore . 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 (della durata di 2h) consiste in domande aperte (2) una delle quali puo' comportare l'esecuzione di calcoli e in domande a risposta multipla (5) riguardanti la teoria per il modulo Scienza dei Materiali e di domande a risposta multipla (5) ed una domanda aperta per il Modulo di Chimica Applicata. Esempi di prove sono reperibili nel sito on-line

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 sitoon line messo a disposizione dalla Facoltà

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Saccani