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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO
Insegnamento
FISICA TECNICA
IN06103169, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO
IN0510, ordinamento 2012/13, A.A. 2019/20
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Curriculum Percorso Comune
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese APPLIED THERMODYNAMICS AND HEAT TRANSFER
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale (ICEA)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile LUCA DORETTI ING-IND/10

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria della sicurezza e protezione civile, ambientale e del territorio ING-IND/11 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2012

Syllabus
Prerequisiti: I prerequisiti per il corso sono i concetti di base del calcolo differenziale e della termodinamica acquistiti dallo studente nei corsi del primo anno quali Analisi Matematica e Fisica.
Si danno in particolare per acquisiti i concetti: energia, potenza, calore, lavoro, temperatura, ciclo di Carnot, primo principio della termodinamica, gas ideali.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso fornisce le basi ingegneristiche con cui poter affrontare i diversi ambiti della gestione dell'energia sia su grande scala (impianti infrastrutturali di conversione dell'energia) che su quella piccola (fabbisogno energetico delle strutture abitative).
Il corso presenta le principali applicazioni all'ingegneria dei concetti di base dei corsi di Fisica (temperatura, calore, lavoro ecc.), i Principi della Termodinamica; in particolar modo verranno affrontati i cicli termodinamici reali (derivati dal ciclo di Carnot) con particolare attenzione alla produzione di energia elettrica e alla refrigerazione. Verrà poi introdotta la teoria dello scambio termico con particolare riferimento alle applicazioni alle strutture edilizie e agli scambiatori di calore utilizzati negli impianti di conversione.
Lo studio dello scambio termico verrà inoltre finalizzato anche alla comprensione dell'interazione del corpo umano all'interno di ambienti confinati (condizionamento).
Modalita' di esame: L'esame si basa su 2 prove scritte contestuali (ossia non separabili): una prova scritta numerica ed una prova scritta teorica con sole domande aperte, voto finale in 30esimi come somma delle due prove singole in 15esimi. La durata delle singole prove è di 1 ora ciascuna, separate da un breve intervallo. E' comunque richiesta la sufficienza in entrambe le prove. Nella prova numerica lo studente potrà utilizzare un formulario distribuito con il compito.
Criteri di valutazione: Lo studente deve dimostrare di padroneggiare le nozioni teoriche apprese e di saper gestire gli strumenti di calcolo e progettazione analizzati durante il corso. Deve infine essere in grado di applicare la teoria ai casi reali dell'ingegneria in generale e di quella civile in particolare.
Contenuti: UNITA' DI MISURA
Sistemi di unità di misura: unità fondamentali e derivate, sistema Internazionale SI, sistema Tecnico/Pratico, sistema Anglosassone. Uso delle tabelle di conversione.

TERMODINAMICA APPLICATA
Principio Zero della termodinamica. Temperatura.
Primo principio della termodinamica: calore, lavoro, temperatura. Sistemi chiusi e sistemi aperti. Esempi di lavoro per trasformazioni reversibili. Energia interna, entalpia.
Secondo principio della termodinamica: enunciati di Kelvin-Planck e di Clausius. Macchina termica. Rendimento termico. Ciclo di Carnot, teorema di Carnot. Uguaglianza e disuguaglianza di Clausius. Entropia.
Gas ideali: equazione di stato. Calore specifico del gas ideale. Funzioni di stato per gas ideale. Trasformazioni dei gas ideali: processo isobaro, isocoro, isotermo, adiabatico reversibile.
Sostanze pure: diagrammi di stato. Equazione della Varianza (Gibbs). Superfici p-v-T per sostanze pure. Diagrammi T-v, p-v, p-T. Vapori saturi, titolo del vapore. Vapore surriscaldato e liquido sottoraffreddato. Diagramma di Mollier h-s. Diagramma T-s. Diagramma p-h. Tabelle.
Cicli diretti a vapore: ciclo di Rankine a vapore saturo. Ciclo di Rankine a risurriscaldamento di vapore. Ciclo di Hirn.
Cicli diretti a gas: Ciclo Brayton-Joule.
Cicli inversi a vapore: ciclo frigorifero e pompa di calore. Coefficiente di prestazione. Ciclo frigorifero a doppia compressione.

TRASMISSIONE DEL CALORE
Conduzione in regime stazionario: il postulato di Fourier, la conduttività termica delle sostanze. Resistenza e conduttanza termica.
Convezione forzata e naturale: definizioni e uso pratico dei parametri.
Trasmissione globale del calore: coefficiente di scambio termico globale. Applicazioni a strutture edilizie. Scambiatori di calore: tipologie. Profilo delle temperature. Dimensionamento di uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Efficienza termica. Differenza di temperatura media efficace.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali teoriche e esercitazioni numeriche propedeutiche alla prova d'esame.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Oltre ai testi consigliati, verranno messi a disposizione tramite la piattaforma Moodle una dispensa di riferimento, i testi degli esercizi svolti a lezione, le tabelle di conversione di unità di misura e i grafici e tabelle delle proprietà dei fluidi utilizzati durante il corso.
Testi di riferimento:
  • Cengel, Dall'ò, Sarto, Fisica Tecnica Ambientale. --: McGraw Hill Education CREATE, 2017. Testo obbligatorio, testo specifico per i corsi di Fisica Tecnica (IC, IAT, IEA) di ICEA Cerca nel catalogo
  • Manuela Campanale, Problemi risolti di Fisica Tecnica. Padova: Progetto, --. Testo consigliato Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Problem based learning
  • Case study
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Agire per il clima