Ingegneria Clinica

ANNUNZIATA D'ORAZIO

ll corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base relativi alla termodinamica applicata, al trasferimento del calore, all'illuminotecnica e all'acustica applicata.
Saranno noti i meccanismi di scambio termico e i sistemi per il trasferimento del calore, i principi di funzionamento delle macchine termiche motrici ed operatrici, i sistemi di controllo delle grandezze termoigrometriche, acustiche e illuminotecniche

ll corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base relativi alla termodinamica applicata e al trasferimento del calore.
Saranno noti i meccanismi di scambio termico e i sistemi per il trasferimento del calore nonché i principi di funzionamento delle macchine termiche e frigorifere

Conoscenze di analisi matematica, geometria e fisica

ll corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base relativi alla termodinamica applicata e al trasferimento del calore
Saranno noti i meccanismi di scambio termico e i sistemi per il trasferimento del calore nonché i principi di funzionamento delle macchine termiche e frigorifere

Termodinamica
Introduzione alla termodinamica. Grandezze e concetti fondamentali. Definizione della grandezza temperatura. Principio zero, termometria, scale termometriche, termometro a dilatazione di liquido, termometro a gas. Temperatura a gas ideale. Trasformazioni reversibili ed irreversibili, variabili di stato intensive ed estensive, equazione di stato, fluidi termodinamici, gas perfetti. Leggi di Boyle-Mariotte e Gay-Lussac-Charles. Equazione di stato dei gas perfetti. Costante universale dei gas perfetti. Legge di Dalton. Definizione di lavoro. Definizione di calore. Legge della calorimetria. Primo principio della termodinamica per sistemi chiusi. Esperienza di Joule. Energia interna. Espansione libera di un gas perfetto. Esperienza di Gay-Lussac-Joule. Entalpia. Dipendenza dell’energia interna e dell’entalpia di un gas perfetto dalla sola temperatura. Legge di Mayer. Equazione delle trasformazioni adiabatiche. Calcolo del calore e del lavoro scambiato lungo trasformazioni isocore, isobare, isoterme, adiabatiche, isodinamiche, isoentalpiche. Molteplicità dei calori specifici. Cenni sulle proprietà termodinamiche delle sostanze pure. Cambiamenti di fase. Diagramma di stato p-v-T. Regola delle fasi di Gibbs. Titolo del vapore. Calore latente di trasformazione. Equazione di Clapeyron-Clausius. Fattore di comprimibilità. Primo principio della termodinamica per sistemi aperti. Equazione di conservazione della massa. Equazione di conservazione dell’energia. Lavoro tecnico. Equazione di Bernoulli. Perdite di carico distribuite e concentrate. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche. Ciclo di Carnot. Rendimento termico. Scala termodinamica delle temperature. Relazione di Clausius. Entropia. Piani termodinamici temperatura-entropia ed entalpia-entropia. Inequazione di Clausius. Macchine termiche a vapore. Ciclo Rankine. Ciclo Hirn. Motori a combustione interna. Ciclo Otto. Ciclo Diesel. Ciclo Joule-Brayton. Cenni sui cicli termodinamici inversi. Ciclo frigorifero a compressione di vapore. Termopompe.

Trasmissione del Calore
Introduzione alla trasmissione del calore. Aspetti generali di conduzione termica, convezione ed irraggiamento. Conduzione termica. Postulato di Fourier. Conducibilità termica. Equazione generale della conduzione. Condizioni al contorno. Diffusività termica. Conduzione termica in regime stazionario. Trasmissione del calore attraverso lastre piane, lastre cilindriche e gusci sferici. Concetto di resistenza termica. Analogia elettrica. Trasmissione del calore attraverso lastre piane con sviluppo interno di calore. Trasmissione del calore in elementi cilindrici con sviluppo interno di calore uniformemente distribuito o concentrato sull’asse. Pareti piane e cilindriche multistrato. Conduzione termica in regime transitorio. Trasmissione del calore in un mezzo semi-infinito con variazione brusca o oscillazione sinusoidale della temperatura superficiale. Convezione. Aspetti generali. Definizione di convezione naturale, forzata e mista. Cenni di moto dei fluidi reali. Viscosità dinamica e cinematica. Moto laminare e moto turbolento. Concetti di strato limite meccanico e strato limite termico. Coefficiente di convezione. Numeri adimensionali di Reynolds, Prandtl, Nusselt, Grashof e loro significato fisico. Similitudine. Convezione forzata. Deflusso esterno su superfici piane o a debole curvatura nella direzione del moto. Deflusso esterno su superfici con forte curvatura nella direzione del moto. Deflusso interno entro condotti. Numero di Reynolds longitudinale e numero di Reynolds trasversale. Scambio termico con temperatura di parete uniforme. Convezione naturale. Deflusso esterno nell’intorno di una lastra piana verticale e di un cilindro orizzontale a temperatura uniforme. Scambio termico all’interno di intercapedini e cavità. Numero di Rayleigh. Irraggiamento. Emissione dell’energia raggiante. Irradiamento integrale. Emissione specifica. Intensità dell’irradiamento integrale. Legge di Lambert. Comportamento dei corpi nei confronti della radiazione incidente. Coefficienti di assorbimento, rinvio e trasparenza. Legge di Bouguer. Costante di assorbimento. Principio di Kirchhoff. Corpo nero. Legge di Stefan. Legge di Plank. Legge di Wien. Emissione dei corpi non neri. Emissività globale. Emissività spettrale. Corpi grigi. Corpi reali. Selettività. Scambio termico per irraggiamento. Fattori di forma. Problemi complessi di trasmissione del calore. Scambio termico per adduzione. Trasmissione del calore tra due fluidi separati da una parete piana o cilindrica multistrato. Pareti soggette ad irraggiamento solare. Alette di raffreddamento. Raffreddamento o riscaldamento naturale di un corpo. scambiatori di calore.

G. Parolini, A. Del Monaco, D. M. Fontana 'Fondamenti di fisica tecnica', UTET
A. Badagliacca - Fondamenti di Fisica Tecnica - Ed .Ingegneria 2000
A. Badagliacca: Sistemi di unità di misura - Ed. Masson
Barducci: Acustica Applicata - Ed. Masson
Appunti a cura del docente (Handouts written by the teacher, in Italian).

Didattica frontale/tradizionale

facoltativa

discussione sugli argomenti trattati nel corso

discussione sugli argomenti trattati nel corso

• lezione 1  lezione ed esercitazione


• lezione 2  lezione ed esercitazione


• lezione 3  lezione ed esercitazione


• lezione 4 lezione ed esercitazione


• lezione 5  lezione ed esercitazione


• lezione 6  lezione ed esercitazione


• lezione 7  lezione ed esercitazione


• lezione 8  lezione ed esercitazione


• lezione 9  lezione ed esercitazione


• lezione 10  lezione ed esercitazione


• lezione 11  lezione ed esercitazione


• lezione 12  lezione ed esercitazione


• lezione 13  lezione ed esercitazione


• lezione 14  lezione ed esercitazione


• lezione 15  lezione ed esercitazione


• lezione 16  lezione ed esercitazione


• lezione 17  lezione ed esercitazione


• lezione 18  lezione ed esercitazione


• lezione 19  lezione ed esercitazione


• lezione 20  lezione ed esercitazione


• lezione 21  lezione ed esercitazione


• lezione 22  lezione ed esercitazione


• lezione 23  lezione ed esercitazione


• lezione 24  lezione ed esercitazione