Carlo RENNO | Termodinamica Applicata e Sistemi Energetici

PROGRAMMA DEL CORSO DI TERMODINAMICA APPLICATA

Termodinamica

Concetti e definizioni di base - Sistema e ambiente. Proprietà termodinamiche. Stato termodinamico. Equazione di stato. Sostanza pura. Stati di aggregazione. Sistema semplice e comprimibile. Equilibrio termodinamico. Trasformazione quasi statica. Trasformazione ciclica. Energia. Lavoro. Calore. Temperatura.

Prima legge della termodinamica per sistemi chiusi - Introduzione. Prima legge della termodinamica per sistemi isolati. Prima legge della termodinamica per sistemi chiusi. Prima legge come equazione di bilancio. Entalpia ed altre formulazioni della prima legge della termodinamica per un sistema chiuso.

Seconda legge della termodinamica per sistemi chiusi - Introduzione. Limiti della prima legge della termodinamica. Postulato entropico. Proprietà della grandezza entropia. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Seconda legge della termodinamica per sistemi isolati. Misurabilità della grandezza entropia. Equazioni di Gibbs. Seconda legge della termodinamica per sistemi chiusi. Disuguaglianza di Clausius. Lavoro di variazione di volume. Calori specifici. Sistemi di conversione dell'energia. Macchina di Carnot diretta e inversa.

Formulazione delle leggi generali per lo studio dei sistemi aperti - Generalità. Equazione della continuità della massa. Prima legge della termodinamica. Seconda legge della termodinamica. Equazione dell'energia meccanica.

Termodinamica degli stati - Generalità. Identificazione della fase. Piani termodinamici. Liquidi, solidi, vapori e gas: modelli di comportamento, calcolo delle proprietà e trasformazioni.

Impianti motori ed operatori - Introduzione generale. Componenti degli impianti. Impianto motore a vapore. Impianti operatori a vapore: frigorifero e pompa di calore.

Aria umida - Proprietà, equazioni di stato, diagramma psicrometrico, trasformazioni elementari.

Trasmissione del calore

Cenni introduttivi - Introduzione ai tre meccanismi fondamentali di scambio termico.

Conduzione termica - Equazione fondamentale della conduzione. Studio della conduzione nelle ipotesi di regime stazionario monodimensionale con riferimento a corpi a simmetria piana e cilindrica senza generazione. Meccanismi in serie e parallelo. Studio della conduzione nelle ipotesi di regime non stazionario monodimensionale.

Irraggiamento termico - Definizioni di base. Corpo nero: definizione e leggi. Caratteristiche radiative delle superfici. Corpo grigio. Scambio termico radiativo tra due superfici piane parallele ed indefinite. Fattori di configurazione.

Convezione - Convezione naturale e convezione forzata. Legge di Newton. Flusso laminare e turbolento. Flusso esterno ed interno. Concetto di strato limite. Gruppi adimensionali. Valutazione della conduttanza convettiva unitaria media per la convezione forzata e per la convezione naturale.

Scambiatori di calore - Generalità e classificazione dei più comuni scambiatori di calore. Equazione di progetto e concetto di efficienza.

MODALITÀ ESAME

MODALITÀ 1: in un solo appello si sostengono scritto e orale sia di Termodinamica Applicata che di Sistemi Energetici.
MODALITÀ 2: È possibile sostenere separatamente prima la prova di Termodinamica Applicata (scritto e orale) e successivamente la prova di Sistemi Energetici (scritto e orale), esclusivamente in quest'ordine, purché, dopo avere sostenuto la parte di Termodinamica Applicata (scritto ed orale), la parte di Sistemi Energetici (scritto ed orale) venga sostenuta al massimo entro entro un anno.

PROVA INTRACORSO

Gli studenti del II anno che hanno sostenuto e superato la prova intracorso (scritto ed orale) di Termodinamica Applicata alla fine del I semestre possono sostenere la prova di Sistemi Energetici (scritto ed orale) alla fine del II semestre.

Possono sostenere, in via eccezionale, la prova di Sistemi Energetici nel mese di giugno prima della prova di Termodinamica Applicata (che dovrà essere sostenuta al massimo entro il mese di settembre):
- coloro che hanno già sostenuto l'esame di Termodinamica Applicata al massimo un anno prima;

- coloro che non hanno superato ancora l'esame di Termodinamica Applicata ma hanno seguito (con circa il 70% delle presenze) il modulo di Termodinamica Applicata nel primo semestre dell'a.a. in corso e non di anni precedenti.
Altre eccezioni non sono consentite.