Il corso fornisce le conoscenze chimiche fondamentali necessarie per comprendere i processi di produzione, trasformazione e impiego dei combustibili tradizionali e di nuova generazione di interesse per l’ingegneria meccanica. Attraverso concetti di chimica fisica, termodinamica chimica e cinetica, gli studenti acquisiscono gli strumenti per interpretare i principali processi chimico-industriali connessi alla produzione dell’energia e dei combustibili. L’insegnamento prende in esame le principali filiere di produzione dei combustibili fossili e dei combustibili alternativi, con particolare riferimento ai biocombustibili, ai combustibili sintetici e all’idrogeno. I contenuti sono collegati alle applicazioni nei sistemi di propulsione e nei processi industriali di produzione energetica, evidenziando le relazioni tra caratteristiche chimiche dei combustibili, prestazioni, efficienza e impatto ambientale. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di descrivere e confrontare le principali tecnologie di produzione dei combustibili e di valutarne, a livello introduttivo, l’impiego nei sistemi energetici e meccanici.
Prerequisiti
nessuno
Metodi didattici
Lezioni frontali, integrate dalla discussione di esempi applicativi e casi studio.
Verifica Apprendimento
La valutazione dell’apprendimento si basa su una prova orale e sulla redazione di una tesina individuale. La tesina, scelta dallo studente su un argomento coerente con i contenuti del corso, ha un peso pari al 30% del voto finale ed è finalizzata a verificare la capacità di approfondimento, analisi critica e applicazione dei concetti teorici a tecnologie o casi studio di interesse. La prova orale comprende la discussione della tesina e la verifica delle conoscenze acquisite sugli altri argomenti del corso, con particolare attenzione alla comprensione dei processi chimico-energetici e alla loro applicazione in ambito ingegneristico.
La valutazione finale è espressa in trentesimi e tiene conto: del livello di conoscenza dei contenuti; della capacità di applicare i concetti acquisiti; della correttezza del ragionamento; della capacità di collegamento tra i diversi argomenti; della chiarezza espositiva; dell’uso appropriato del linguaggio scientifico.
Criteri di attribuzione del voto 30-30 e lode – Eccellente: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, capacità di applicazione autonoma e rigorosa, esposizione chiara e precisa, piena padronanza del linguaggio scientifico e capacità di effettuare collegamenti interdisciplinari. 28-29 – Ottimo: conoscenza molto buona e ben strutturata, capacità di applicazione corretta, con lievi imprecisioni, ed esposizione chiara e appropriata. 25-27 – Buono: conoscenza adeguata degli argomenti principali e capacità applicativa generalmente corretta, con alcune incertezze o imprecisioni. 22-24 – Discreto: conoscenza essenziale dei contenuti e capacità applicativa sufficiente, con errori non gravi ed esposizione semplice ma comprensibile. 18-21 – Sufficiente: conoscenza minima dei concetti fondamentali, capacità di applicazione limitata e con alcune difficoltà, esposizione poco articolata ma accettabile. Insufficiente – inferiore a 18: conoscenze lacunose o frammentarie, incapacità di applicare i contenuti, errori gravi e diffusi ed esposizione inadeguata.
Testi
slides e appunti del docente
Contenuti
Il corso introduce i fondamenti di chimica fisica, termodinamica chimica e cinetica applicati ai processi energetici, con particolare riferimento agli equilibri chimici, ai bilanci di massa ed energia e al ruolo della catalisi. Sono quindi affrontate le principali caratteristiche dei combustibili e le filiere di produzione dei combustibili tradizionali, con cenni ai processi di raffinazione, trattamento del gas naturale e conversione delle materie prime fossili. Una parte del corso è dedicata ai combustibili di nuova generazione, quali biocombustibili, combustibili sintetici, e-fuel e idrogeno, illustrandone i principali metodi di produzione, le proprietà e i possibili ambiti di impiego. I contenuti sono infine collegati alle applicazioni nell’ingegneria meccanica, con particolare riferimento ai sistemi di propulsione, ai processi di produzione energetica e agli aspetti relativi all’efficienza e all’impatto ambientale.
