69156 - FISICA TECNICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce il linguaggio di base della Fisica ed i concetti essenziali focalizzati sugli aspetti che più attengono l'analisi e le trasformazioni degli alimenti. E' in grado di affrontare gli aspetti fisico-tecnici per la descrizione degli alimenti ed il controllo dei parametri termici delle trasformazioni, di descrivere le principali proprietà fisico-fluidodinamiche degli alimenti, comprendere i processi termici operati sugli stessi e controllare i principi del funzionamento di base degli apparati di misura e trasformazione termica nel settore alimentare e ristorativo.

Contenuti

Prima Parte

Introduzione alla Fisica ed alla Fisica tecnica in particolare: unità di misura, sistema internazionale, grandezze intensive/ estensive/specifiche, grandezze vettoriali e grandezze scalari, definizione posizione, velocità, accelerazione, forza, pressione, energia e potenza, fasi della materia.

Termodinamica applicata ai sistemi chiusi: definizione di sistema, sistema chiuso, sistema aperto, sistema isolato, costituenti di un sistema, proprietà e stato, trasformazione (o processo) e ciclo, stato equilibrio stabile, processo quasi statico, equilibrio mutuamente stabile, serbatoio calore, apparato meccanico, ambiente di un sistema, trasformazione adiabatica, primo principio della termodinamica, energia, calore, bilancio di energia, sistemi semplici ed energia interna, entalpia e calori specifici. Macchine cicliche, motrice termica, macchina frigorifera, teorema di Carnot, rendimento di una macchina ciclica.

Termodinamica applicata ai sistemi aperti: elemento di fluido, energia specifica per un elemento di fluido, volume di controllo, bilancio energia sistema quasi semplice in moto in regime stazionario, esempi: turbina/compressore adiabatico, scambiatore di calore, valvola di laminazione. 

Sistemi semplici monocomponente: equazione di stato, punto critico, diagrammi (p,T) e (p,v), gas ideali, legge di Joule, processi adiabatico e isotermo gas ideale, ciclo di Carnot, vapori saturi, ciclo frigorifero.

Miscele di gas: frazione molare, frazione massica, pressione parziale, volume parziale. Miscele di gas ideali: legge Dalton. Miscele di vapore acqueo-aria (aria umida): titolo di vapore, umidità relativa, temperatura di rugiada, diagramma psicrometrico e psicrometro. 

 

Seconda parte

Cenni di fluidodinamica: elemento di fluido, traiettoria, linea di corrente, moto stazionario, viscosità, fluidi non newtoniani, moto interno/esterno, moti dentro condotti, flusso di Poiseuille, scabrezza media, esperimento di Reynolds, diametro idraulico, regime laminare, regime turbolento, regime transizione, perdite di carico distribuite/concentrate, diagramma di Moody, calcolo della perdita di carico complessiva.

Trasmissione del calore: equilibrio termodinamico locale, distribuzione di temperatura, trasmissione del calore, conduzione, convezione, irraggiamento, flusso, densità di flusso termico, potenza termica, legge di Fourier, conducibilità termica. Esempi di conduzione stazionaria: parete piana semplice, parete piana composta, analogia elettrica, resistenza termica per conduzione; strato cilindrico semplice, strato cilindrico composto, analogia elettrica. 

Convezione forzata, convezione naturale, convezione mista, coefficiente di convezione termica, resistenza termica per convezione, numero di Nusselt, numero di Prandtl, numero di Rayleigh, convezione esterna/interna. Convezione forzata: moto esterno su un lamina piana, moto interno in un condotto circolare. Convezione naturale: lamina piana orizzontale/verticale, cilindro verticale. 

Scambiatori di calore: immersione, tubi coassiali. Coefficiente globale scambio termico. Dimensionamento di uno scambiatore: capacità termica per unità di tempo, differenza di temperatura media logaritmica, efficacia dello scambiatore di calore, numero di unità di scambio termico.

Introduzione allo scambio termico per irraggiamento ed alle tecniche di monitoraggio delle colture tramite remote sensing.

Testi/Bibliografia

Y. A. Çengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill

Metodi didattici

Il corso si articola in sole lezioni frontali in cui sono presentate nozioni teoriche alle quali vengono affiancati esercizi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Le conoscenze acquisite saranno verificate mediante due prove scritte indipendenti: la prima dedicata a verificare le conoscenze relative alla prima parte del corso e la seconda dedicata a verificare le conoscenze relative alla seconda parte del corso.

Entrambe le prove scritte sono composte sia da quesiti che mirano a verificare l'apprendimento delle conoscenze teoriche sia da quesiti che richiedono di risolvere esercizi. In particolare sono presenti:

- 3 quesiti di teoria a risposta multipla ognuno dei quali vale 3 punti se la risposta è corretta, -1 punto se la risposta è sbagliata e 0 punti se non viene segnata alcuna risposta;

- 2 quesiti di teoria a risposta aperta ognuno dei quali vale 4 punti se la risposta è corretta e 0 punti per ogni risposta scorretta o sbagliata;

- 3 esercizi da svolgere ognuno dei quali vale 6 punti se la risposta è corretta e 0 punti per ogni risposta scorretta o sbagliata.

Il voto relativo alla singola prova scritta può risultare: non sufficiente se il punteggio complessivo è inferiore a 18; sufficiente se il punteggio complessivo è tra 18 e 30; 30 e lode ("30L") se si è risposto correttamente a tutte le domande. Il voto finale si ottiene operando la media aritmetica dei voti ottenuti nelle due prove scritte: una relativa alla prima parte del corso ed una relativa alla seconda parte del corso.

Se lo studente si presenta ad un appello d'esame, il voto ottenuto in precedenza relativamente a quella parte dell'esame perde ogni valore.

Gli studenti aventi diritto (studenti fuoricorso e laureandi) possono contattare il docente per concordare un appello di esame fuori dalle sessione ordinarie.

Strumenti a supporto della didattica

Dispense fornite dal docente disponibili su

https://iol.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michele Celli