Fisica Tecnica

Elementi di Termodinamica

I principio della termodinamica

Trasmissione del calore

Trasmissione del calore per conduzione, postulato di Fourier, applicazioni in regime stazionario: lastra piana indefinita, cilindro cavo, lastra con sviluppo interno di calore, trasmittanza termica; applicazioni in regime non stazionario: raffreddamento di un corpo, mezzo seminfinito soggetto ad un gradino di temperatura, mezzo seminfinito in regime periodico stabilizzato con sollecitazione sinusoidale.

Trasmissione del calore per irraggiamento, definizioni, legge di Bouguer di assorbimento della radiazione, principio di Kirchhoff, leggi del corpo nero, definizione di corpi grigi e selettivi, trasmissione del calore per irraggiamento tra lastra piane infinite parallele grigie, nere e selettive anche in presenza di schermi alla radiazione, trasmissione del calore tra superfici nere comunque disposte, definizione di fattori di vista (fattori di forma), trasmissione del calore per irraggiamento in cavità.

Trasmissione del calore per convezione, equazione di calcolo dello scambio convettivo, classificazione delle configurazioni di scambio, definizione di strato limite, principio di similitudine, numero di Nusselt, Reynolds, Prandtl, Grashof, significato fisico dei parametri adimensionali, leggi di correlazione dei parametri adimensionali per specifiche condizioni di scambio in convezione forzata e naturale.

Fenomeni complessi di trasmissione del calore

Definizione dello scambio per adduzione

Definizione della temperatura fittizia al sole.

Applicazioni agli elementi dell’involucro edilizio.

Cenni di Termodinamica dell'aria umida.

Cenni di Benessere termoigrometrico – Bilancio termico del corpo umano.

Elementi di acustica
Onde acustiche. Grandezze acustiche e livelli acustici. Psicoacustica. Audiogramma normale. Acustica dei suoni complessi. Mascheramento uditivo. Livelli sonori ponderali.

Acustica Statistica. Calcolo del tempo di riverberazione di un ambiente.

Materiali fonoassorbenti. Potere fonoisolante e Isolamento acustico degli ambienti

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dispense del docente

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lezioni frontali con esercitazioni

durata un semestre accademico con frequenza lezioni di tre volte a settimana due ore a lezione

prova scritta con esercizi e quesiti di teoria

Termodinamica

Concetti fondamentali: grandezze fisiche e unità di misura, sistemi chiusi e aperti, forme di energia, proprietà di un sistema termodinamico, trasformazioni e cicli termodinamici, temperatura e principio zero della termodinamica, pressione.
Primo principio della termodinamica: scambi di energia con l’esterno, primo principio per sistemi chiusi, lavoro di variazione di volume, primo principio per sistemi aperti, principi di conservazione della massa e dell’energia, lavoro di pulsione, entalpia, conservazione dell’energia per sistemi aperti a flusso stazionario.
Proprietà delle sostanze: sostanze pure, capacità termica e calori specifici, fasi di una sostanza, cambiamenti di fase delle sostanze pure, diagrammi di stato per trasformazioni con cambiamento di fase, equazione di stato dei gas perfetti, trasformazioni di stato dei gas ideali.
Secondo principio della termodinamica: enunciati del secondo principio della termodinamica, motori termici, macchine frigorifere e pompe di calore, trasformazioni reversibili e irreversibili, ciclo di Carnot, entropia.
Psicrometria: aria secca e aria atmosferica, umidità assoluta e umidità relativa, temperatura di rugiada, diagramma psicrometrico, condizionamento dell’aria, trasformazioni per il condizionamento dell’aria.

Trasmissione del calore

Conduzione termica in regime stazionario: postulato di Fourier, analogia con il flusso elettrico, conducibilità termica, conduzione monodimensionale in geometrie semplici, pareti piane multistrato, geometrie cilindriche, raggio critico di isolamento.
Convezione forzata e naturale: introduzione, numeri adimensionali, classificazione del moto dei fluidi, strato limite di velocità e temperatura, convezione naturale su superfici.
Irraggiamento: introduzione, radiazione termica, radiazione di corpo nero, proprietà radiative, fattori di vista, trasmissione del calore per irraggiamento tra superfici nere e grigie diffondenti, schermi di radiazione.
Applicazioni: trasmittanza e conduttanza termica di pareti, raggio critico di isolamento.
Scambiatori di calore.

Acustica

Grandezze acustiche e campi sonori: generalità, pressione sonora e livello di pressione sonora, potenza sonora e livello di potenza sonora, intensità sonora e livello di intensità sonora, cenni di acustica psicofisica, audiogramma normale, curve di ponderazione.
Propagazione in campo libero e in ambiente confinato: comportamento dei materiali sottoposti a sollecitazioni sonore, materiali fonoassorbenti e fonoisolanti, potere fonoisolante, isolamento acustico, teoria di Sabine.

Conoscenze tipiche del corso di Analisi Matematica.

Materiale didattico fornito dal docente

Yunus A. Çengel, Giuliano Dall'Ò, Luca Sarto, “Fisica tecnica ambientale. Con elementi di acustica e illuminotecnica”, McGraw-Hill Education

Yunus A. Çengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill Education (testo base in versione completa con compendio di Acustica ed Illuminotecnica)

Fabio Polonara, Gianni Cesini, Gianni Latini, “Fisica tecnica”, CittàStudi (per approfondimenti)

Didattica svolta con lezioni frontali in aula.

La frequenza è fortemente consigliata.

L'esame sarà effettuato mediante prova scritta (durata di 2 ore) con domande aperte di teoria ed esercizi.