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NICOLO' MORSELLI
Ricercatore t.d. art. 24 c. 3 lett. A
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
Docente a contratto
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Fisica tecnica
Ingegneria Meccanica (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso di Fisica Tecnica costituisce un’introduzione alla teoria dei sistemi termodinamici per applicazioni industriali. I pricipali argomenti del corso sono: termodinamica, stato di una sostanza pura e legge dei gas perfetti, sistemi per la produzione di potenza meccanica e per la refrigerazione, psicrometria applicata alla miscela aria-vapore, analisi dimensionale, fluidodinamica, scambio termico, sistemi di scambio termico.
Prerequisiti
Esami propedeutici obbligatori: Analisi Matematica I, Analisi Matematica II, Fisica Generale.
Prerequisiti da Analisi Matematica I:
Concetti fondamentali dell'analisi matematica. 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, ecc.) che non fanno parte, a rigore, dei programmi di Analisi Matematica ma ne costituiscono un prerequisito.
Prerequisiti da Analisi Matematica II:
Serie e sviluppi in serie. Nozioni di base sulle equazioni differenziali.
Prerequisiti da Fisica Genale:
Concetti e grandezze fondamentali della meccanica: forza, lavoro, energia potenza; quantità di moto, energia cinetica, ecc. Unità di misura e loro utilizzo nei calcoli, con particolare riguardo ai diversi sistemi di unità di misura e alle conversioni fra sistemi. Leggi fondamentali della Meccanica.
Programma del corso
PROGRAMMA
INTRODUZIONE (0.5 CFU)
U.1 Introduzione al Corso. L'ingegneria dei sistemi termici.
TERMODINAMICA GENERALE (3.5 CFU)
U.2 Concetti introduttivi e definizioni
U.3 Energia e primo principio della termodinamica
U.4 Analisi delle proprietà termodinamiche
U.5 Analisi energetica ai volumi di controllo
U.6 Secondo principio della Termodinamica
U.7 Entropia
TERMODINAMICA APPLICATA (2 CFU)
U.8 Impianti di potenza e di refrigerazione a vapore
U.9 Sistemi di potenza a gas
U.10 Applicazioni di psicrometria
FLUIDODINAMICA (2.5 CFU)
U.11 Meccanica dei fluidi: statica dei fluidi
U.12 Equazioni della quantità di moto e dell'energia meccanica
U.13 Similitudine, analisi dimensionale e modellizzazione
U.14 Flussi interni ed esterni
TRASMISSIONE DEL CALORE (3.5 CFU)
U.15 Trasmissione del calore: modalità di scambio, bilanci energetici
U.16 Trasmissione del calore per conduzione
U.17 Trasmissione del calore per convezione
U.18 Scambiatori di calore
U.19 Trasmissione del calore per irraggiamento
Metodi didattici
- Modalità di erogazione: in presenza
- Presenza facoltativa ma fortemente consigliata
- Strategie didattiche utilizzate: lezioni ed esercitazioni frontali.
- Corso erogato in lingua italiana.
Testi di riferimento
[1] M. J. Moran, H. N. Shapiro, B. R. Munson and D. P. DeWitt, Elementi di fisica tecnica per l'ingegneria, 2a edizione. MC Graw Hill, 2022.
[2] Çengel Yunus A., Cimbala John M., Turner Robert H. Elementi di fisica tecnica. McGraw-Hill Education, 2017.
[3] E. Fermi. Termodinamica. Boringhieri, Torino, 1958. Lezioni tenute alla Columbia University di New York nel 1936.
[4] F. P. Incropera and D. P. De Witt. Fundamentals of heat and mass transfer. Wiley, 5th edition, 2002.
[5] M. W. Zemansky. Calore e Termodinamica. Zanichelli, Bologna, 1957.
[6] Alessandro Cocchi. Elementi di Termosica Generale e Applicata. Società Editrice Esculapio, Bologna, 1990.
Slides teoria, esercitazioni e prove d'esame sul canale Teams del corso.
Verifica dell'apprendimento
METODI:
Prova scritta seguita da prova orale.
TEMPI:
Vengono garantiti 6 appelli all’anno, più eventuali appelli straordinari concordati in aula.
Appelli straordinari per laureandi potranno essere richiesti seguendo il regolamento del corso di studi.
Ad ogni appello si potrà sostenere a scelta: una prova parziale sugli argomenti del primo periodo di insegnamento (introduzione, termodinamica generale e termodinamica applicata) oppure una prova parziale sugli argomenti del secondo periodo (fluidodinamica e trasmissione del calore) oppure una prova totale su tutti gli argomenti del corso.
Prova parziale: 90 minuti di prova scritta, circa 30 minuti di colloquio orale. Il voto della prova parziale sarà valido per un anno (fino all’ultimo giorno del mese in cui è stato sostenuto l’esame).
Prova totale: 150 minuti di prova scritta, circa 45 minuti di colloquio orale. Il voto della prova totale sovrascrive i voti delle prove parziali.
MODALITA' DI ATTRIBUZIONE PUNTEGGIO FINALE:
Caso 1 - sostenimento di 2 prove parziali:
Voto finale parziale 1 = (Voto scritto parziale 1)*1/3+(Voto orale parziale 1)*2/3 [arrotondato all’intero più vicino]
Voto finale parziale 2 = (Voto scritto parziale 2)*1/3+(Voto orale parziale 2)*2/3 [arrotondato all’intero più vicino]
Voto finale esame FT = media aritmetica tra i voti finali arrotondati di parziale 1 e parziale 2 [arrotondato all’intero più vicino]
Caso 2 – sostenimento di 1 prova totale:
Voto finale esame FT = (Voto scritto totale)*1/3+(Voto orale totale)*2/3 [arrotondato all’intero più vicino]
MATERIALI UTILI PER SOSTENERE LA PROVA: calcolatrice scientifica, testi di riferimento, appunti presi a lezione, prove di esami precedenti e formulari.
Risultati attesi
Definizioni, concetti e leggi della termodinamica; applicazioni del bilancio energetico ai sistemi termodinamici; entropia; modelli di sistemi per la produzione di potenza meccanica e per la refrigerazione; fluidodinamica e scambio termico; psicrometria miscela aria-vapore.