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Descrizione dell'insegnamento |
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Si tratta di una classica materia ingegneristica di base, comune a diversi indirizzi dell’ingegneria, che studia l’energia, il suo trasferimento, la sua conversione e il suo degradarsi. La Fisica Tecnica sviluppa ed approfondisce a livello applicativo alcuni principi generali della fisica e per i suoi contenuti costituisce la base culturale di molte materie di specializzazione. Inoltre, tale insegnamento fornisce le conoscenze di base dell’illuminotecnica e dell’acustica architettonica. |
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Analisi Matematica I, Fisica Generale I |
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Il corso fornisce agli allievi i fondamenti metodologici e applicativi della termodinamica per ingegneri. Al termine del corso, l’allievo deve essere capace di comprendere, interpretare e utilizzare i modelli termodinamici necessari all’identificazione, alla formulazione e alla soluzione di problemi relativi a sistemi e processi caratterizzati da interazioni energetiche con l’ambiente esterno. In particolare, l’allievo deve esser in grado di analizzare componenti termodinamici, di identificarne le principali caratteristiche e di operare una scelta tra differenti opzioni e sistemi. Inoltre, deve aver acquisito gli elementi base dei principi dell’illuminotecnica e dell’acustica architettonica |
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Termodinamica - Concetti e definizioni di base, sistemi e proprietà termodinamiche, equilibrio termodinamico, trasformazioni. Prima e seconda legge della termodinamica: bilanci di massa, energia ed entropia per sistemi chiusi ed aperti. Alcune conseguenze della prima e della seconda legge della termodinamica: equazioni di Gibbs; lavoro di variazione di volume nei sistemi chiusi; equazione dell'energia meccanica; calori specifici; irreversibilità. Termodinamica degli stati: introduzione; superficie caratteristica; piani termodinamici (p, T), (p, v), (T, s), (h, s), (p, h); gas ideali; vapori surriscaldati; liquidi; miscele bifasiche liquido-aeriforme; solidi.
Componenti di sistemi termodinamici: introduzione; generalità sulle macchine a fluido dinamiche; turbine a vapore; turbine a gas; pompe; compressori; scambiatori di calore; valvole di laminazione, condotti.
Conversione di energia termica in meccanica, refrigeratori, pompe di calore.
Trasmissione del calore - Concetti introduttivi: meccanismi di scambio termico; enunciati delle leggi particolari. Irraggiamento termico: generalità; definizioni di base; modello del corpo nero; caratteristiche radiative delle superfici; fattore di configurazione geometrica; scambio termico radiativo in cavità costituite da due superfici grigie.
Convezione: generalità; flusso laminare e turbolento; viscosità; concetto di strato limite; gruppi adimensionali per la convezione forzata (definizione, significato fisico); gruppi adimensionali per la convezione naturale (definizione, significato fisico); uso delle correlazioni per la valutazione della conduttanza convettiva unitaria media, in condizioni di regime stazionario.
Conduzione: legge di Fourier; scambio termico per conduzione in regime stazionario monodimensionale (simmetria piana e cilindrica); transitorio termico (regime non stazionario) per sistemi a Biot < 0,10.
Scambiatori di calore: principali tipologie; media logaritmica delle differenze di temperatura; analisi termica con il metodo dell’efficienza.
Elementi di Illuminotecnica - Illuminazione naturale: caratterizzazione della radiazione solare; illuminazione naturale degli edifici; controllo ed utilizzo della radiazione solare attraverso l’involucro degli edifici; effetto serra; calcolo della costante solare.
Sensazioni luminose e benessere visivo: sensibilità dell’occhio umano; sistema fotometrico e sistema energetico; cenni di colorimetria.
Illuminazione artificiale: sorgenti artificiali; tipi di lampade; caratteristiche delle sorgenti; flusso luminoso; efficienza luminosa; temperatura di colore; resa cromatica; apparecchi illuminanti; illuminazione artificiale di interni; calcolo dell’illuminamento artificiale per interni; scelta delle sorgenti luminose; valutazioni economiche.
Elementi di Acustica Architettonica - Richiami sulle onde acustiche: toni puri; rumore rosa e bianco. Meccanismo dell’udito. Audiogramma normale. Cenni di acustica ambientale: interazione tra onde acustiche e superfici solide; trasmissione, riflessione, coefficiente di assorbimento acustico delle pareti; potere fonoisolante delle pareti; tempo di riverberazione. Criteri di valutazione del rumore. Dimensionamento delle pareti di un edificio. Definizione degli interventi di insonorizzazione. Progetto acustico di sale per conferenze |
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Il principale sussidio didattico è costituito dalle video lezioni. In associazione alle video-lezioni sono disponibili (sempre sul sito) esercizi a cura del Tutor Assunta Andreozzi.
Testi consigliati per lo studio sono:
1. A. Cesarano, P. Mazzei. Elementi di termodinamica applicata, Liguori, Napoli, 1989.
2. R. Mastrullo, P. Mazzei, R. Vanoli. Termodinamica per ingegneri - Applicazioni, Liguori editore, Napoli, 1996.
3. R. Mastrullo. P. Mazzei, V. Naso, R. Vanoli. Fondamenti di trasmissione del calore, vol. I e II, Liguori editore, Napoli, 1990.
4. C. Boffa, P. Gregorio. Elementi di fisica tecnica con esercitazioni, vol. I e II, Levrotto e Bella editore. |
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Le esercitazioni consistono nella risoluzione di problemi relativi a sistemi e processi caratterizzati da interazioni energetiche con l’ambiente esterno. In particolare si cercherà di analizzare i differenti componenti termodinamici e di identificarne le principali caratteristiche, nonché di studiare lo scambio termico tra sistemi a differenti temperature
Per superare l’esame è prerequisito fondamentale saper risolvere autonomamente esercizi dello stesso genere di quelli proposti nel corso e nelle erogazioni. |
Prof.
Pietro Mazzei
- Università di Napoli "Federico II" (Napoli - Italia)
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