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FISICA TECNICA AMBIENTALE
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Al termine del corso lo studente conosce i principi fondamentali della termodinamica applicata, i meccanismi di trasmissione del calore (conduzione, convezione, irraggiamento) e le leggi che governano i processi energetici. Comprende i concetti di base dei sistemi impiantistici per la produzione, il trasferimento e l'utilizzo dell'energia termica.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Lo studente è in grado di applicare le leggi della termodinamica e della trasmissione del calore alla risoluzione di problemi ingegneristici concreti, quali il dimensionamento di componenti termici, la valutazione delle prestazioni energetiche di impianti e la verifica delle condizioni di esercizio.
Autonomia di giudizio
Lo studente è in grado di interpretare i risultati di calcoli termodinamici ed energetici, valutare criticamente le soluzioni tecniche adottabili in ambito impiantistico e formulare giudizi autonomi sulla scelta delle strategie operative più appropriate in funzione del contesto applicativo.
Abilità comunicative
Lo studente è in grado di esporre in modo chiaro e con terminologia tecnica appropriata i principi e i risultati relativi ai temi trattati nel corso, sia a interlocutori specialisti che non specialisti.
Capacità di apprendere
Lo studente acquisisce gli strumenti metodologici necessari per approfondire in modo autonomo tematiche avanzate di fisica tecnica e di sistemi energetici, anche in vista della prosecuzione degli studi a livello magistrale.
Prerequisiti
È prevista la propedeuticità di Analisi Matematica e Fisica.
Metodi didattici
Verifica Apprendimento
La prova d'esame è costituta da una prova scritta, consistente nella risoluzione di quesiti numerici, ed una prova orale su temi inerenti gli argomenti del corso.
Prova scritta
Consiste nella risoluzione di quesiti numerici su argomenti del programma. La prova mira a valutare la capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite alla soluzione di problemi termodinamici ed energetici concreti. Il superamento della prova scritta con un punteggio minimo di 18/30 è condizione necessaria per l'accesso alla prova orale.
Prova orale
Verte sugli argomenti teorici del corso. Mira a valutare la conoscenza e la comprensione degli argomenti trattati, la capacità interpretativa e l'autonomia di giudizio in casi concreti, nonché le capacità espositive e argomentative dello studente.
Il voto finale è attribuito in trentesimi secondo la seguente griglia di valutazione.
Voto (in trentesimi): 30 – 30 e lode
Giudizio :Eccellente
Descrittore
· Conoscenza completa e dettagliata della materia: lo studente conosce i contenuti rilevanti, utilizza una terminologia corretta, individua e spiega i principali concetti, integra approfondimenti personali.
· Comprensione eccellente: lo studente distingue chiaramente le idee principali, sviluppa collegamenti interdisciplinari.
· Capacità ben consolidate di applicare le conoscenze e di analizzare i risultati.
· Esposizione chiara e strutturata: discorso organizzato, logico, maturo e conciso.
Voto (in trentesimi): 28 – 29
Giudizio: Ottimo
Descrittore
· Conoscenza approfondita della materia: lo studente conosce i contenuti rilevanti, individua e spiega la maggior parte dei principali concetti.
· Solida comprensione: lo studente inquadra la maggior parte dei punti chiave, discute gli argomenti con riferimenti al materiale integrativo o ad approfondimenti individuali.
· Ottime capacità di applicare le conoscenze e di analizzare i risultati.
· Esposizione chiara e articolata, pur con qualche imprecisione.
Voto (in trentesimi):25 – 27
Giudizio: Buono
Descrittore
· Ampia conoscenza della materia: lo studente conosce i contenuti rilevanti anche se non li spiega sempre completamente; utilizza la terminologia, non sempre in modo preciso.
· Comprensione adeguata: lo studente distingue i punti chiave importanti ma non riesce sempre a inquadrarli.
· Buone capacità di applicare le conoscenze.
· Esposizione chiara, ma non sempre completa, con organizzazione schematica.
Voto (in trentesimi):22 – 24
Giudizio: Discreto
Descrittore
· Conoscenza accettabile della materia: lo studente conosce la maggioranza dei contenuti ma manifesta lacune; confusione in alcuni concetti importanti.
· Comprensione essenziale: non riesce sempre a inquadrare tutti gli argomenti con precisione.
· Discrete capacità di applicare i concetti fondamentali.
· Esposizione corretta ma non sempre chiara e coerente.
Voto (in trentesimi):18 – 21
Giudizio: Sufficiente
Descrittore
· Conoscenza limitata della materia: lo studente conosce i contenuti più rilevanti ma manifesta numerose lacune; individua i concetti chiave senza illustrarli con completezza.
· Comprensione basilare: qualche difficoltà a distinguere i punti chiave.
· Incertezze nell'applicare i concetti fondamentali.
· Esposizione poco chiara; pensieri frammentati e ripetitivi.
Voto (in trentesimi): <18
Giudizio: Insufficiente
Descrittore
· Conoscenza scarsa e frammentaria: lo studente non conosce i contenuti essenziali, non individua i concetti chiave.
· Gravi errori di comprensione; lo studente non risponde a numerose domande o non risolve i problemi.
· Errori nell'applicare i concetti fondamentali.
· Livello inaccettabile di articolazione del pensiero.
Testi
G. Cesini, G. Latini, F. Polonara - Fisica Tecnica - Città Studi Edizioni
Y. A. Çengel - Termodinamica e trasmissione del calore - McGraw Hill.
G. Rodonò, R. Volpes - Termodinamica e trasmissione del calore - Dario Flaccovio.
F. Kreith - Principi di trasmissione del calore – Liguori Editore
Contenuti
Il corso copre argomenti relativi ai principi della termodinamica, ai cicli termodinamici diretti e inversi, alla trasmissione del calore.
TERMODINAMICA
SISTEMI TERMODINAMICI
Grandezze fisiche ed unità di misura. Sistemi chiusi, aperti e isolati. Volume e massa di controllo. Proprietà di un sistema. Stati di equilibrio. Forme di energia. Trasformazioni termodinamiche.
PROPRIETÀ DELLE SOSTANZE PURE
Fasi di una sostanza pura. Cambiamenti di fase delle sostanze pure. Diagrammi termodinamici. Tabelle delle proprietà termodinamiche. Gas perfetti
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
Calore e lavoro. Energia interna, entalpia.
Primo principio della termodinamica per sistemi chiusi e per sistemi aperti. Entropia.
Secondo principio della termodinamica.
Enunciati di Clausius e di Kelvin.
CICLI DIRETTI E CICLI INVERSI
Macchina termica. Ciclo di Carnot. Cicli a gas: Otto, Diesel e Joule. Cicli a vapore: Hirn e Rankine. Ciclo inverso di Carnot. Macchine frigorifere e pompe di calore.
MISCELE DI ARIA E VAPORE D’ACQUA
Aria secca e aria atmosferica. Umidità specifica e umidità relativa. Temperature di rugiada e di saturazione adiabatica. Diagramma psicrometrico.
TRASMISSIONE DEL CALORE
CONDUZIONE
Conducibilità termica. Legge di Fourier. Equazione generale della conduzione. Conduzione termica stazionaria in pareti piane, cilindri e sfere.
CONVEZIONE
Convezione naturale e convezione forzata. Legge di Newton. Strato limite dinamico e strato limite termico. Equazioni dello strato limite. Analisi dimensionale. Numeri di Nusselt, Reynold, Grashof e Prandtl.
IRRAGGIAMENTO
Radiazione termica. Proprietà radiative. Corpo nero. Leggi dell’irraggiamento. Fattori di vista.
Scambio termico tra superfici nere e grigie.