Programma:

TERMODINAMICA APPLICATA
> INTRODUZIONE ED ELEMENTI DI TERMOMETRIA: Unità di misura. Sistemi termodinamici, Equlibrio termodinamico. Grandezze di stato. Processi termodinamici. Grandezze di scambio. Equilibrio termico. Principio zero della termodinamica. Elementi di termometria con applicazioni in laboratorio.
> LE PROPRIETA’ TERMODINAMICHE DELLE SOSTANZE PURE: Sistemi P-V-T. Termodinamica dei vapori. I diagrammi termodinamici: T-v, p-v, T-s, h-s, p-h. Il modello del gas ideale. I gas reali: il fattore di compressibilità. Il modello di sostanza incomprimibile.
> IL 1° PRINCIPIO DELLA T.D.: Termodinamica e lavoro meccanico. Principio di conservazione della energia e 1° principio della T.D. 1° principio della T.D. per sistemi chiusi e per sistemi con deflusso. Principio di conservazione della massa: equazione di continuità. Applicazione a circuiti idraulici chiusi. Applicazione a sistemi biologici.
IL 2° PRINCIPIO DELLA T.D: Postulato di Clausius, postulato di Kelvin. Limitazioni di 2° principio ai cicli T.D. motori e frigoriferi. La temperatura termodinamica. Diseguaglianza di Clausius. Entropia. Variazioni di entropia per un sistema isolato.
> CICLI TERMODINAMICI DIRETTI ED INVERSI: Ciclo diretto di Carnot a gas. Generalità sui cicli motori. Cicli inversi frigoriferi e a pompa di calore. Ciclo inverso di Carnot. Ciclo frigorifero a semplice compressione di vapore. Cenni sulle proprietà dei refrigeranti.
> TERMODINAMICA DELL’ARIA UMIDA: Composizione e parametri caratteristici. Diagramma psicrometrico e sua utilizzazione per l’analisi dei principali processi dell’aria umida. Generalità sui trattamenti dell’aria umida: trattamento estivo, trattamento invernale.
TERMOFLUIDODINAMICA
> GENERALITA’ SUI MECCANISMI DI SCAMBIO TERMICO: La conduzione termica. Conduzione termica nei gas, nei liquidi, nei solidi. La legge di Fourier. La conduttività termica dei materialiAnalogia elettrica e modello termico resistivo.
La convezione termica. Legge di Newton, coefficiente di scambio termico convettivo. Il modello resistivo per la convezione termica: resistenza termica convettiva.
Irraggiamento termico. Lo spettro elettromagnetico. Radiazione da corpo nero: distribuzione di Planck, legge dello spostamento di Wien, legge di Stefan-Boltzmann, emissione di banda. Emissione da superfici reali: emissività, riflessione, trasmissione, assorbimento, superfici selettive, legge di Kirchhoff, corpo grigio. La radiazione solare: irradiazione extraterrestre, l’assorbimento da parte della atmosfera, irradiazione sulla superficie terrestre, il reirraggiamento, l’effetto serra. Scambio termico tra corpi neri o grigi, il fattore di forma. Scambio termico per radiazione in cavità. Il modello resistivo dell’irraggiamento: coefficiente di scambio termico radiativo, resistenza termica per radiazione.
> MECCANISMI COMBINATI DI SCAMBIO TERMICO: Trasmittanza termica di pareti piane. Il comfort termoigrometrico. Generalità sugli scambiatori di calore.
> APPROFONDIMENTI DI TERMOFLUIDODINAMICA: Generalità sul trasporto convettivo in fluidi viscosi. Convezione forzata e convezione naturale. Gli strati limite convettivi. Flusso laminare e turbolento. I gruppi adimensionali per la convezione termica e loro significato fisico. Il problema generale della convezione. Le correlazioni di uso pratico. Convezione forzata all’interno di un condotto.
> CONDUZIONE TERMICA IN REGIME NON STAZIONARIO: Sistemi con resistenza termica interna trascurabile. Circuiti termici RC. Sistemi con resistenza interna non trascurabile: rappresentazioni grafiche delle soluzioni per lastra piana, cilindro e sfera.

Testi di riferimento:

Y. A. Cengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill
o, in alternativa, i libri:
L. Mattarolo, “Lezioni di termodinamica applicata”, Ed. CLEUP, Padova
G. Guglielmini, C. Pisoni, “Elementi di trasmissione del calore”, Ed. Veschi, Milano.

Modalità di svolgimento del corso e dell’esame:

L’esame consiste in una prova orale, costituita dalla discussione di argomenti teorici e dallo svolgimento di esercizi applicativi.