Fisica tecnica e sostenibilità energetica delle costruzioni

Prerequisiti

Analisi Matematica I
Concetti fondamentali dell’Analisi. Limiti, derivate ed integrali. Studi di funzione.
E’ indispensabile che gli studenti possiedano le nozioni elementari di Matematica, Algebra e Geometria (trigonometria, logaritmi, equazioni algebriche, etc.) che non fanno parte, a rigore, dei programmi di Analisi Matematica ma ne costituiscono prerequisito. Nozioni di base sulle equazioni differenziali.
Fisica Generale
Concetti e grandezze fondamentali della Meccanica: forza, lavoro, energia, potenza. Unità di misura e loro utilizzo nei calcoli, con particolare riguardo ai diversi sistemi di unità di misura e alle conversioni fra sistemi.

Obiettivi

Acquisire la conoscenza dei

• principi fondamentali della Termodinamica;
• dei principali meccanismi di trasmissione del calore;
• principi fondamentali dell’acustica.

Per tutti e tre i punti citati, si pone come obiettivo fondamentale l’acquisizione delle conoscenze necessarie per applicare i principi di base a sistemi industriali e civili ed interesse ambientale

Descrizione

TERMODINAMICA
Introduzione al corso e definizioni.
Sistemi Termodinamici. Sistemi chiusi e sistemi aperti.
Primo Principio: Primo Principio per trasformazioni cicliche; calori specifici, conservazione della massa.
Trasformazioni termodinamiche . Diagrammi termodinamici. Vapori saturi. Gas ideali: generalità; equazione di stato; trasformazioni dei gas ideali. Sostanze pure: generalità; diagrammi (p,v,T), (p,T) e (p,v); proprietà termodinamiche. miscele d’aria e vapr d’acqua
Secondo Principio: enunciati; reversibilità ed irreversibilità; Ciclo di Carnot cicli termodinamici reversibili; entropia.
Cicli a gas: Benzina, Diesel Brayton
Cicli termodinamici a vapore: ciclo di Rankine; ciclo frigorifero.
Psicometria e applicazioni psicrometriche

TRASMISSIONE DEL CALORE
Modalità di scambio termico. Generalità e definizioni.
Conduzione. La legge di Fourier. Conducibilità termica. L’equazione di Fourier. Conduzione stazionaria senza generazione di calore. Analogia elettrotermica, conduzione transitoria a parametri concentrati
Convezione. Generalità. Convezione forzata, naturale e mista. Cenni di analisi dimensionale. Convezione forzata: casi particolari. Convezione naturale e mista: casi particolari.
Trasmittanza di una parete e coefficiente globale di scambio termico. Scambiatori di calore

Irraggiamento. Generalità. Definizioni. Grandezze fondamentali. Radiazione del corpo nero. Leggi fondamentali dell’irraggiamento.
Applicazioni tecniche. Generalità. Conduzione e convezione.
Isolamento termico.
Confort termico; metabolismo; abbigliamento, scambi termici alla superficie corporea, PMV,PPD, disconfort locali

ACUSTICA
Il suono, le frequenze, operazioni in acustica
propagazione in campo aperto e chiuso (fonoisolanza e fonoassorbenza)
acustica psicofisica,
legislazione per luoghi di lavoro, ambienti esterni e residenziali interni

Metodo di insegnamento:
Lezioni e esercitazioni in aula

Modalità di esame

Esame scritto su proprietà termodinamiche dei fluidi e esame orale su tutto il programma

Risultati attesi
Lo studente interiorizzerà i concetti di conservazione dell’energia, della degradazione della stessa, di trasmissione del calore e del suono

Bibliografia

M.J. Moran, H.N. Shapiro, B.R. Munson, D.P. DeWitt Elementi di Fisica Tecnica per l’ingegneria
Edizione italiana McGraw Hill 2011

Copia delle slide per lezioni disponibile al seguente link