FISICA TECNICA

Attività formativa monodisciplinare
Codice dell'attività formativa: 
23037

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2018/2019
Insegnamento (nome in italiano): 
FISICA TECNICA
Insegnamento (nome in inglese): 
THERMAL PHYSICS
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa Caratterizzante
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
FISICA TECNICA INDUSTRIALE (ING-IND/10)
Anno di corso: 
2
Anno accademico di offerta: 
2019/2020
Crediti: 
9
Responsabile della didattica: 

Altre informazioni sull'insegnamento

Modalità di erogazione: 
Didattica Convenzionale
Lingua: 
Italiano
Ciclo: 
Primo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
72
Ambito: 
Ingegneria meccanica
Materiali didattici: 
Prerequisiti

Conoscenza degli argomenti di analisi matematica I e II, Fisica generale I e II, chimica.

Obiettivi formativi

Al termine del corso lo studente ha le conoscenze di base della termodinamica tecnica e dei fenomeni di trasporto. In particolare sa: risolvere problemi ingegneristici di base nel campo della termodinamica applicata e dello scambio termico.

Contenuti dell'insegnamento

Il sistema termodinamico. 1° principio della termodinamica. I postulati entropici. Grandezze estensive ed intensive. Equazioni di stato, calori specifici. Potenziali termodinamici. Stabilità dell'equilibrio. Equilibrio dei sistemi eterogenei. Proprietà del gas ideale. Diagrammi di stato. Macchine termodinamiche. Sistemi aperti.Cicli a gas ed a vapore. Termodinamica dell?aria umida. Conduzione del calore: in regime stazionario (per diverse geometrie), in regime variabile (capacita' concentrate e diagrammi di Heisler). Moto dei fluidi in condotti. Trasmissione del calore per convezione forzata e naturale. Alettature. Trasmissione del calore per irraggiamento. Leggi del corpo nero e di Kirchhoff. I fattori di forma. Scambio di calore tra corpi neri e tra corpi grigi. Scambiatori di calore.

Testi di riferimento

Pedrocchi-Silvestri: Introduzione alla Termodinamica Tecnica-Ed.CittaStudi-MI
Pedrocchi-Silvestri: Introduzione ai Fenomeni di Trasporto- Ed.CittaStudi-MI

Dispensa fornita dal docente: Appunti di Fisica Tecnica: Parte I Fondamenti di termodinamica, Parte II Termodinamica applicata, Parte III: Fenomeni di trasporto, G.E. Cossali

Metodi didattici

La didattica si svolgerà tramite lezioni frontali, ma con un'attenzione particolare al confronto e al dialogo diretto con gli studenti, che potranno, durante le lezioni, formulare proposte di approfondimento o dibattito.
All'interno del corso saranno organizzate per gli studenti frequentanti esercitazioni pratiche, aventi ad oggetto la soluzione di problemi ingegneristici nell’ambito della termodinamica applicata e dello scambio termico, finalizzate a far conseguire agli studenti una capacità critica su tali argomenti. Il docente individuerà gli argomenti in relazione alle tematiche esposte durante il ciclo di lezioni.

Modalità verifica profitto e valutazione

L'esame prevede una prova scritta (della durata di due ore e mezza) ed una, successiva, orale. Entrambe le prove sono obbligatorie.
Lo scritto comprende 4 problemi da risolvere numericamente. Nella valutazione viene rivolta particolare attenzione alla descrizione del procedimento adottato. Ogni problema serve per l’assegnazione di un massimo 25 punti, per un totale di 100. Il voto finale viene trasformato in trentesimi, e viene ammesso all'orale solo chi consegue allo scritto un punteggio non inferiore a 16/30.
I risultati dello scritto vengono resi pubblici sia nella bacheca di Dipartimento che su internet secondo le modalità indicate prima dell'esame.
L'orale si svolge, di norma, entro tre giorni dallo scritto. Lo scopo di questa parte è valutare le conoscenze teoriche sulla materia, ed assegna di norma da –4 a +4 punti, che vengono sommati al risultato dello scritto per ottenere il punteggio finale.

Prerequisites

Knowledge of the subjects of the courses Calculus (analisi matematica) I e II, Physics (Fisica generale) I e II, Chemistry (Chimica).

Educational goals

At the end of the course the student has acquired the basic knowledge on applied thermodynamics and transport phenomena. He/she has acquired the skill to solve basic engineering problems in the field of applied thermodynamics and heat transfer.

Course content

Thermodynamic systems. 1st law of thermodynamics. Entropic postulates. Intensive and extensive variables. State equations, specific heats. Thermodynamic potentials. Stability of equilibrium. Equilibrium of heterogeneous systems. Properties of the ideal gas. Diagrams of state. Thermodynamic engines. Open systems. Gas and vapour cycles. Psychrometry. Heat conduction under stationary regime (for various geometries) and variable regime (concentrated capacities and Heisler diagrams). Motion of liquids in ducts. Heat transfer through natural and forced convection. Fins. Heat transfer by radiation. Black body law and Kirchhoff's law. View factors. Heat exchange between grey and black bodies. Heat exchangers.

Textbooks and reading lists

Pedrocchi-Silvestri: Introduzione alla Termodinamica Tecnica-Ed.CittaStudi-MI
Pedrocchi-Silvestri: Introduzione ai Fenomeni di Trasporto- Ed.CittaStudi-MI

Lecture notes:
"Appunti di Fisica Tecnica: Parte I Fondamenti di termodinamica, Parte II Termodinamica applicata, Parte III: Fenomeni di trasporto, by G.E. Cossali

Teaching methods

Teaching will take place mainly through lectures with a special attention to a direct interaction with students, which will have the possibility to propose deepening of some subject and to debate on them. Training sessions will be organised, with the aim to teach how to solve engineering problems in the field of applied thermodynamics and heat transfer and to develop a critical skill on the subjects. The lecturer will prepare the subjects of each session on the basis of the topics developed during the lectures.

Assessment and Evaluation

The examination consists of two parts: a written test (two and an half hours) and an oral test. Both tests are compulsory. The written test is made by 4 problems to be solved quantitatively. The evaluation will consider also the description of the procedure adopted to reach the results. Each problem is worth 25 points maximum, for a total of 100 points. The final mark is out of 30, and only the candidate scoring not less than 16 is admitted to the oral test. The results of the written tests are published on the Department showcase and on internet, following the procedure indicated before the test.
The oral test will usually take place within three days from the written one. The aim is to evaluate the theoretical knowledge on the subject, and it awards from –4 to +4 points, that are added to the result of the written test to form the final mark.