Materiale didattico
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Programma del corso
Termodinamica
Trasformazioni reversibili ed irreversibili, variabili di stato intensive ed estensive, equazione di stato, fluidi termodinamici, gas perfetti. Equazione di stato dei gas perfetti. Costante universale dei gas perfetti.
Definizione di lavoro. Definizione di calore. Legge della calorimetria.
Primo principio della termodinamica per sistemi chiusi. Energia interna. Espansione libera di un gas perfetto. Entalpia. Dipendenza dell’energia interna e dell’entalpia di un gas perfetto dalla sola temperatura. Equazione delle trasformazioni adiabatiche. Calcolo del calore e del lavoro scambiato lungo trasformazioni isocore, isobare, isoterme, adiabatiche, isoentalpiche. Molteplicità dei calori specifici.
Cenni sulle proprietà termodinamiche delle sostanze pure. Cambiamenti di fase. Diagramma di stato p‐v‐T. 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.
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. 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 della 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. 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 della temperatura superficiale e con variazione 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 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. Approccio della radiosità.Problemi complessi di trasmissione del calore. Scambio termico per adduzione.
Trasmissione del calore tra due fluidi separati da una parete piana o cilindrica multistrato. Trasmittanza termica.
Raffreddamento o riscaldamento naturale di un corpo (Metodo delle capacità concentrate).
Testo di riferimento:
Elementi di fisica tecnica per l'ingegneria. Moran, Shapiro, Munson, DeWitt, edizioni McGraw-Hill
Per ulteriori approfondimenti:
G. Parolini, A. Del Monaco, D.M. Fontana, Fondamenti di Fisica Tecnica
ulteriore materiale può essere rinvenuto alla pagina della precedente denominazione del corso http://www.ingaero.uniroma1.it/users/ingaero/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=290&Itemid=470&lang=it
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| Trasmissione del calore per adduzione.pdf | [ ] | 445 Kb | 12/31/14 16:38 |
| Legge di Bouguer.pdf | [ ] | 412 Kb | 12/31/14 16:38 |
| Conduzione in regime transitorio in mezzi seminfiniti.pdf | [ ] | 348 Kb | 12/31/14 16:37 |