FISICA TECNICA AMBIENTALE

FISICA TECNICA AMBIENTALE

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iten
Codice
84665
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
8 cfu al 2° anno di 8694 SCIENZE DELL'ARCHITETTURA (L-17) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/11
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (SCIENZE DELL'ARCHITETTURA )
periodo
1° Semestre
propedeuticita
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso si propone di fornire i fondamenti della termodinamica, della fluidodinamica, della trasmissione del calore e del controllo ambientale, essenziali per poter correlare le scelte progettuali con gli odierni requisiti di efficienza energetica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Obiettivo del corso è quello di illustrare allo studente i fondamenti della termodinamica e della tecnica del controllo ambientale, essenziali per poter correlare, dalla scala dell’edificio a quella territoriale, le proprie scelte progettuali con gli odierni requisiti di efficienza energetica e comfort.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Dopo aver sostenuto l'esame di Fisica Tecnica Ambientale, lo studente sarà in grado di:

- Comprendere i principi di funzionamento dei cicli diretti ed inversi

- Formulare bilanci energetici per sistemi a regime stazionario

- Determinare l'efficienza di una macchina termica

- Analizzare le diverse modalità di scambio termico

- Calcolare resistenze termiche in geometrie piane e cilindriche

- Proporre semplici soluzioni di efficientamento energetico degli edifici

 

Modalità didattiche

Il Corso è svolto mediante lezioni frontali tenute tutte dal Docente. Le lezioni possono essere svolte mediante l'utilizzo di presentazioni al computer (powerpoint) oppure mediante l'uso della lavagna tradizionale. Come attività didattiche integrative, il Corso prevede esercitazioni in aula, volte sia all’applicazione delle nozioni teoriche fornite a lezione (esercizi) sia all’approfondimento di alcuni aspetti teorici. 

 

PROGRAMMA/CONTENUTO

 

Termodinamica

Definizioni di base; caratteristiche delle sostanze pure e degli stati di aggregazione della materia; passaggi di fase; miscela liquido-vapore; modello dei gas perfetti; I principio della termodinamica per i sistemi chiusi; I principio della termodinamica per i sistemi aperti; applicazione del I principio della termodinamica in pompe, turbine e compressori; II principio della termodinamica; enunciato di Clausius e di Kelvin-Plank; entropia; cicli diretti ed inversi; rendimento e COP; ciclo frigorifero a compressione di vapore. Miscele di aria e vapore d'acqua; diagramma psicrometrico; principali trasformazioni dell'aria umida.

Fluidodinamica

Definizioni di base; regime laminare e turbolento; strato limite dinamico; viscosità; tensioni in un fluido in moto; derivata locale e derivata sostanziale; equazioni fondamentali del moto isotermo: equazione di continuità ed equazione vettoriale di Navier-Stokes; casi semplici di moto laminare; moto isotermo di fluidi in condotti: equazioni integrali; perdite di carico; fattore di attrito; diagramma di Moody; condotti nei quali sono inserite macchine: prevalenza.

Trasmissione del Calore

Conduzione. Legge di Fourier; equazione di Fourier; casi semplici di conduzione stazionaria in geometria piana e cilindrica; resistenza termica; resistenze termiche in serie e in parallelo; conduzione stazionaria con generazione di calore.

Convezione. Distinzione fra convezione forzata, naturale e mista; equazioni fondamentali del moto non isotermo; legge di Newton; coefficiente di convezione e numero di Nusselt; adimensionalizzazione delle equazioni e relazione Nu = Nu (Re, Gr, Pr) in convezione mista; strato limite termico; convezione forzata: dipendenza Nu = Nu (Re, Pr); convezione naturale: dipendenza Nu = Nu (Gr, Pr).

Irraggiamento termico. Generalità e definizioni; legge di Kirchhoff, legge di Stefan-Boltzmann, legge di Planck, legge del regresso di Wien, legge di Lambert; corpo grigio; scambi di energia per irraggiamento fra corpi neri e grigi.

Problemi composti di scambio termico: generalità; resistenza termica globale e trasmittanza; superfici alettate.
 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Per lo studio autonomo e l’approfondimento di particolari argomenti, si consigliano i seguenti testi:

Çengel Y. A., Cimbala J.M., Turner R.H., Elementi di fisica tecnica, McGraw-Hill, 2017.
Bergero S., Chiari A., Appunti di termodinamica, Aracne editrice, 2007.
Bergero S., Chiari A., Appunti di trasmissione del calore, Aracne editrice, 2012.
Bergero S., Cavalletti P., Chiari A., Problemi di fisica tecnica. 100 esercizi risolti e ragionati, Dario Flaccovio Editore, 2014.
Resnick R., Halliday D., Walker J., Fondamenti di fisica. Meccanica, termologia, elettrologia, magnetismo, ottica. Casa Editrice Ambrosiana, Sesta Edizione, 2006.
Cammarata G., Fisica tecnica ambientale, McGraw-Hill, 2007.
Lazzari S., Pulvirenti B., Rossi di Schio E., Esercizi risolti di Termodinamica, Moto dei Fluidi e Termocinetica per i nuovi corsi di laurea in Ingegneria, Esculapio, Seconda Edizione, 2006.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Il ricevimento viene svolto dal Docente il mercoledì mattina, dalle 11:00 alle 12:30; eventualmente anche in giorno/orario diverso, su appuntamento.

LEZIONI

Modalità didattiche

Il Corso è svolto mediante lezioni frontali tenute tutte dal Docente. Le lezioni possono essere svolte mediante l'utilizzo di presentazioni al computer (powerpoint) oppure mediante l'uso della lavagna tradizionale. Come attività didattiche integrative, il Corso prevede esercitazioni in aula, volte sia all’applicazione delle nozioni teoriche fornite a lezione (esercizi) sia all’approfondimento di alcuni aspetti teorici. 

 

INIZIO LEZIONI

Primo semestre, come da calendario accademico. Le lezioni possono essere teoriche, di esercitazione, o miste.

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame è costituito da due parti obbligatorie: una prova scritta e una successiva prova orale. La prova scritta, della durata di un’ora, verte su temi di carattere sia teorico sia applicativo. Se l’esito della prova scritta è sufficiente, si è ammessi alla prova orale, anch'essa su temi di carattere sia teorico sia applicativo. Se la prova orale non è sufficiente, l'esame non è superato e occorre ripetere la prova scritta. L'iscrizione all'appello d'esame avviene tramite il portale Unige.

Modalità di accertamento

La prova scritta valuta l'avvenuta comprensione dei diversi argomenti del corso e la conseguente capacità di applicare le nozioni acquisite alla soluzione di alcuni semplici problemi.

La prova orale permette di approfondire il livello di conoscenza dei temi teorici e applicativi acquisita dallo studente e la capacità di ragionamento critico raggiunta. Nella prova orale si presta attenzione anche alla chiarezza espositiva e alla proprietà di linguaggio maturata con riferimento agli specifici argomenti del corso. 

ALTRE INFORMAZIONI

Per sostenere l’esame lo Studente deve mostrare il libretto universitario e un documento di identità.

Durante la prova scritta è consentito soltanto l’uso di una biro nera o blu, l’occorrente per cancellare, un righello, la calcolatrice. Eventuali tabelle/diagrammi necessari saranno forniti con il testo della prova scritta. Non è consentita la consultazione di appunti, formulari e neppure l’uso di fogli diversi da quelli forniti.

Tutte le notizie riguardanti il corso (avvisi, eventuali spostamenti dell’orario di ricevimento studenti, risultati delle prove scritte, ecc.) vengono sempre pubblicate su Aulaweb.

Si consiglia agli Studenti di aggiornare il proprio indirizzo e-mail fornito dall’Ateneo con l'indirizzo di una casella di posta frequentemente controllata, così da poter ricevere eventuali avvisi urgenti comunicati dal Docente.