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    Gino IANNACE

    Insegnamento di FISICA TECNICA

    Corso di laurea in SCIENZE E TECNICHE DELL'EDILIZIA

    SSD: ING-IND/11

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    1) I CONCETTI FONDAMENTALI DELLA TERMODINAMICA
    2) LE PROPRIETÀ DELLE SOSTANZE PURE
    3) IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA PER I SISTEMI CHIUSI
    4) IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA PER I VOLUMI DI CONTROLLO
    5) MISCELE GAS-VAPORE E CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA
    6) LA CONDUZIONE TERMICA IN REGIME STAZIONARIO
    7) LA CONVEZIONE
    8) L’IRRAGGIAMENTO

    Testi di riferimento

    Yunus A. Cengel, Giuliano dall'O', Luca Sarto; “Fisica Tecnica ambientale con elementi di acustica ed illuminotecnica”; McGraw, Hill

    Il testo di riferimento verrà integrato con ulteriore materiale didattico di supporto (slides, tabelle, grafici) caricato sulla pagina web del docente.

    Obiettivi formativi

    L’insegnamento di Fisica tecnica si prefigge l’obiettivo di fornire le conoscenze di base sulle discipline della termodinamica e della trasmissione del calore. Esso è finalizzato a un percorso formativo al termine del quale lo studente potrà applicare le conoscenze acquisite ai fini dell'analisi energetica degli edifici e degli impianti dedicati al controllo del comfort termo-igrometrico.
    Al termine delle attività formative, lo studente dovrà essere in grado di:
    - determinare le proprietà termodinamiche della materia;
    - risolvere bilanci energetici;
    - risolvere problemi di trasmissione del calore

    Prerequisiti

    Elementi di Fisica di base e di calcolo infinitesimale.

    Metodologie didattiche

    L’insegnamento di Fisica Tecnica si articolerà in 48 ore di lezioni frontali, comprensive di 12 ore di esercitazione scritta.
    La frequenza è obbligatoria. Per poter accedere all’esame di profitto finale sarà necessario raggiungere una percentuale minima di presenza del 70%. Le presenze verranno registrate in aula all’inizio della lezione mediante la firma da parte degli studenti di un apposito modulo fornito dal docente.

    Metodi di valutazione

    La verifica dell’apprendimento sarà effettuata mediante 2 prove scritte intercorso, ciascuna costituita da 3 esercizi riguardanti tutto il programma dell’insegnamento.
    Ogni prova scritta intercorso avrà una durata di 1 ora e sarà svolta in aula; ad essa verrà assegnato un punteggio in trentesimi; il punteggio complessivo sarà la media aritmetica dei punteggi delle singole prove scritte intercorso. Lo studente che avrà ottenuto un punteggio complessivo di almeno 18/30 sarà esonerato dall’esame di profitto finale.

    L’esame di profitto finale consisterà in una prova scritta ed in una prova orale. La prova scritta sarà costituita da 6 esercizi riguardanti tutto il programma dell’insegnamento; essa avrà una durata di 2 ore e sarà svolta in aula; ad essa verrà assegnato un punteggio in trentesimi. La prova scritta risulterà superata solo nel caso di punteggio almeno pari a 18/30 e sarà propedeutica alla prova orale. La prova orale si svogerà con un colloquio articolato in domande riguardanti tutto il programma dell’insegnamento; essa mirerà a valutare la capacità dello studente di collegamenti critici, di sintesi, di esposizione e di uso del lessico specialistico. Alla prova orale sarà assegnato un punteggio in trentesimi. Il punteggio complessivo dell’esame di profitto finale sarà la media aritmetica dei punteggi della prova scritta e della prova orale.

    Durante le prove scritte intercorso e la prova scritta finale sarà possibile consultare solo le tabelle ed i diagrammi forniti dal docente; sarà consentito l’uso della calcolatrice e non sarà consentito l’uso di PC, smart phone, tablet.

    Altre informazioni

    Saranno messe a disposizione le slides usate durante le lezioni frontali.

    Programma del corso

    1) I CONCETTI FONDAMENTALI DELLA TERMODINAMICA (5 ore di lezioni frontali, inclusa 1 ora di esercitazione scritta):
    La termodinamica e l’energia. I sistemi chiusi e i sistemi aperti. Le forme di energia. Le proprietà di un sistema termodinamico. Lo stato e l’equilibrio. Le trasformazioni e i cicli termodinamici. Il postulato di stato. La pressione. La temperatura e il principio zero della termodinamica. Le unità di misura e le cifre significative.
    2) LE PROPRIETÀ DELLE SOSTANZE PURE (8 ore di lezioni frontali, incluse 2 ore di esercitazione scritta):
    Le sostanze pure. Le fasi di una sostanza pura. I cambiamenti di fase delle sostanza pure. Diagrammi di stato per trasformazioni con cambiamento di fase. L’equazione di stato dei gas perfetti.
    3) IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: I SISTEMI CHIUSI (3 ore di lezioni frontali, inclusa 1 ora di esercitazione scritta):
    Introduzione al primo principio della termodinamica. La trasmissione di calore. Il lavoro. Le forme meccaniche del lavoro. Il primo principio della termodinamica. I calori specifici. Energia interna, entalpia e calori specifici dei gas perfetti. Energia interna, entalpia e calori specifici di solidi e liquidi.
    4) IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: I VOLUMI DI CONTROLLO (3 ore di lezioni frontali, inclusa 1 ora di esercitazione scritta):
    L’analisi termodinamica dei volumi di controllo. I processi a flusso stazionario. Alcuni dispositivi a flusso stazionario.
    5) MISCELE GAS-VAPORE E CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA (11 ore di lezioni frontali, incluse 3 ore di esercitazione scritta):
    La composizione delle miscele di gas. Aria secca e aria atmosferica. Umidità assoluta e umidità relativa. La temperatura di rugiada. La temperatura di saturazione adiabatica e la temperatura di bulbo umido. Il diagramma psicrometrico. Il benessere termo igrometrico e il condizionamento dell’aria. Trasformazioni per il condizionamento dell’aria.
    6) LA CONDUZIONE TERMICA IN REGIME STAZIONARIO (10 ore di lezioni frontali, incluse 2 ore di esercitazione scritta):
    La conducibilità termica. La conduzione termica stazionaria nelle pareti piane. Le reti di resistenze termiche.
    7) LA CONVEZIONE (2 ore di lezioni frontali):
    Il fenomeno fisico della convezione forzata e naturale. Lo strato limite di velocità. Lo strato limite di temperatura.
    8) L’IRRAGGIAMENTO (6 ore di lezioni frontali, incluse 2 ore di esercitazione scritta):
    La radiazione termica. Le proprietà radiative. Il fattore di vista. La trasmissione di calore per irraggiamento: superfici nere, superfici grigie e diffondenti.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Thermodynamics
    The forms of energy. The properties of a thermodynamic system. Closed systems and open systems. Transformations and thermodynamic cycles. Pressure. Temperature. The phase changes of pure substances. Ideal gases. The first law of thermodynamics: control volumes.
    Introduction to the second law of thermodynamics. Heat engines. Refrigeration and heat pump equipment.

    Gas-vapour mixtures and air conditioning
    The composition of gas mixtures. Dry air and atmospheric air. Absolute humidity and relative humidity. Dew temperature. The psychrometric diagram. Thermo-hygrometric wellbeing and air conditioning. Transformations for air conditioning.

    Heat Transfer
    The methods of heat transfer: conduction, convection, radiation.
    Thermal conductivity. Thermal resistances. Natural and forced convection. Thermal radiation. Radiative properties. Solar and atmospheric radiation. The visual factor. Radiation shields.

    Textbook

    Yunus A. Cengel, Giuliano dall'O', Luca Sarto; “Fisica Tecnica ambientale con elementi di acustica ed illuminotecnica”; McGraw, Hill

    Training objectives

    The course of Technical Physics is aimed at providing students with the basic knowledge of physics and its technical applications in the real world. With this knowledge, the student will be able to understand the operation principles of equipment and systems as well as evaluate the effects of their design performance. The parameters that influence the comfort of man and define the systems and materials that enable the achievement of optimal conditions will also be known

    Prerequisite

    Elements of physics and mathematics

    Teaching methods

    The course consists of lectures and practical lessons.

    Evaluation methods

    During the course two classroom tests are scheduled. The student must be able to solve numerical problems.
    The exam consists of a written and an oral part. For the written part, the student will have to solve numerical problems, while in the oral part, the student must demonstrate his theoretical knowledge of the the subject and must connect the different aspects.

    Others

    Slides focusing on the content of the lectures will be available.

    Course Syllabus

    Thermodynamics
    The forms of energy. The properties of a thermodynamic system. Closed systems and open systems. Transformations and thermodynamic cycles. Pressure. Temperature. The phase changes of pure substances. Ideal gases. The first law of thermodynamics: control volumes.
    Introduction to the second law of thermodynamics. Heat engines. Refrigeration and heat pump equipment.

    Gas-vapour mixtures and air conditioning
    The composition of gas mixtures. Dry air and atmospheric air. Absolute humidity and relative humidity. Dew temperature. The psychrometric diagram. Thermo-hygrometric wellbeing and air conditioning. Transformations for air conditioning.

    Heat Transfer
    The methods of heat transfer: conduction, convection, radiation.
    Thermal conductivity. Thermal resistances. Natural and forced convection. Thermal radiation. Radiative properties. Solar and atmospheric radiation. The visual factor. Radiation shields.

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