ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FISICA TECNICA | ING-IND/10 | LEZIONI | 60 |
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Lo studente avrà acquisito conoscenze sui concetti di termodinamica applicata, fluidodinamica e trasmissione del calore e sui relativi metodi analitici e applicativi.
The student who successfully completes the course will acquire knowledge about applied thermodynamics, fluid dynamics and heat transfer mechanisms and about analytical and practical methods for calculating energy flows, process irreversibilities, fluid flows and heat transfer rates.
La verifica delle conoscenze sarà oggetto di valutazione durante l’esame orale.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material.
Lo studente sarà in grado di interpretare i fenomeni di termodinamica, fluidodinamica e scambio termico e applicarli a problemi ingegneristici.
The student who successfully completes the course will have the ability to understand concepts of thermodynamics, fluid dynamics and heat transfer and apply them to engineering problems.
Durante l’esame orale, lo studente dovrà individuare i metodi più corretti da utilizzare per risolvere i problemi di fisica tecnica proposti.
During the oral exam, the student should find the most suitable methods to be used for solving the proposed technical physics problems.
Lo studente acquisirà maggiore consapevolezza sulle problematiche di fisica tecnica e sulle relative applicazioni ingegneristiche.
The student will acquire a higher awareness of technical physics issues and of their engineering applications.
Durante l’esame orale, si verificherà l’autonomia dello studente nella modellazione e nella risoluzione dei problemi proposti.
During the oral exam, the ability of the student to model and solve the proposed problems will be evaluated.
Conoscenze di analisi e fisica generale.
Knowledge of calculus and general physics.
Introduzione e panoramica del corso, illustrazione modalità esami e riferimenti di bibliografia. Definizione di sistema chiuso e aperto. L'equilibrio termodinamico. Variabili di scambio e di stato. Grandezze intensive ed estensive. Trasformazioni reversibili ed irreversibili.
Pareti adiabatiche e diatermiche, concetto di termostato, Principio zero della termodinamica. Equazione dei "gas perfetti" con R' costante propria di ogni singolo gas. Termometro a gas "perfetto", termocoppie per effetto Seebeck e Termometri a resistenza. Il Primo Principio della Termodinamica per sistemi chiusi. Esempi
Problemi sul I principio della Termodinamica per sistemi chiusi
Lavoro specifico e potenza di pulsione, Lavoro e potenza netta. Il Primo Principio della Termodinamica generalizzato per sistemi aperti. Concetto di stazionarietà. Sistemi AMR (aperti monodimensionali a regime stazionario). Primo principio per sistemi AMR e importanza pratica dell'Entalpia ; esercizi su sistemi AMR e problemi.
Esperienza di Joule-Thomson.
Esempi di riempimento di gas limite di sistema cilindro-pistone.Esempi Sistemi Aperti in Equilibrio Interno (AEI).
Introduzione al Secondo Principio della Termodinamica: il principio delle impossibilità differenza sostanziale tra calore e lavoro. Enunciati di Clausius, di Kelvin-Plank. Enunciato del teorema di Carnot .Rendimento della macchina di Carnot diretta e inversa. Diseguaglianza di Clausius e introduzione della variabile di stato Entropia.
Diseguaglianza di Clausius definizione di entropia e di produzione di entropia il Secondo Principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti. Le equazioni fondamentali della termodinamica.
Ripasso del secondo principio della termodinamica, calcolo della variazione di entropia per un gas limite ed esercizi
Diagramma PV: visualizzazione del lavoro ideale per sistema chiuso e netto per sistema AMR come aree dello stesso. Diagramma di Andrius e P-I e lnP-I dei costruttori di frigoriferi.
Equazione del II principio della Termodinamica per sistemi chiusi, aperti e per sistemi Aperti Monodimensionli a Regime stazionario. I e II Equazione fondamentale della Termodinamica. Diagramma T-S e I-S o di Mollier
Esercitazuioni sul II principio della Termodinamica per sistemi chiusi, aperti e per sistemi Aperti Monodimensionali a Regime stazionario. I e II Equazione fondamentale della Termodinamica. Diagramma T-S e I-S o di Mollier.
Importanza del diagramma di Mollier, generalità sui cicli diretti.
La turbina a vapore ed il ciclo Rankine-Hirn. Lo spillamento.
La turbina a gas ed il ciclo Joule-Brayton
Lo spillamento di vapore e la temperatura media di scambio; risurriscandamento. La turbina a gas ed il ciclo di riferimento Joule-Brayton. Il rendimento funzione delle temperature di inizio e fine compressione; rapporto di compressione che massimizza il lavoro per unita di massa evolvente.
La tecnica del frazionamento: compressioni ed espansioni quasi isoterme. I cicli inversi c.o.p. di pompa di calore e della macchina frigorifera.
Il ciclo inverso umido. Esempi di utilizzo dei cicli frigoriferi.
Il doppio ciclo Frigorifero e il ciclo Gifford-Mc Mahon.
La trasmissione del calore. Postulato di Fourier e dimostrazione dell'Equazione di Fourier. Parete piana con generazione di calore e problemi di pareti e condotti
Thermodynamic states and variables.
Mass, energy, entropy and availability balances for closed and open systems.
Generalized Bernoulli equation and its application to duct flows. Momentum balance.
Direct and inverse machines. Ideal cycles (Carnot).
Brayton cycle. Rankine-Hirn cycle. Otto cycle. Diesel cycle.
Heat pumps and chillers.
Heat transfer mechanisms: thermal radiation, heat conduction, convection.
Heat exchangers.
Stanza di Teams
Registrations on Teams
L'esame finale si svolge in modalità orale. La durata è di circa un'ora per candidato. La commissione d'esame tipicamente rivolge da due a quattro domande nel complesso, che possono riguardare sia l'esposizione di nozioni teoriche, sia la risoluzione di esercizi applicativi.
The final exam is conducted in oral mode. The duration is about one hour per candidate. The examination committee typically addresses from two to four questions overall, which may concern both the presentation of theoretical concepts and the resolution of applicative exercises.
