Docente
|
QUINTINO ALESSANDRO
(programma)
Richiami sulla calorimetria. Generazione del calore attraverso il movimento. Metodo sperimentale per la determinazione dei calori specifici. Modalità di trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Campi termici. Postulato di Fourier. Tubo di flusso.Equazione generale della conduzione: formulazione differenziale e integrale. Equazione di Fourier in coordinate cartesiane, cilindriche e sferiche. Dipendenza della conduttività e diffusività termica dalla temperatura. Condizioni al contorno. Trasmissione del calore in lastre piane, cilindriche e sferiche in regime stazionario.
Soluzione dei campi termici applicando il postulato di Fourier. Trasmissione del calore in lastre piane, cilindriche e sferiche con sviluppo interno di calore in regime stazionario. Trasmissione del calore per conduzione in regime non stazionario monodimensionale. Il ruolo della diffusività termica. Lastra piana con variazione brusca delle temperature superficiali. Solido semi-infinito con variazione sinusoidale della temperatura superficiale: muro di Fourier. Risoluzione dei problemi termici tramite analogia elettrica. Lastre multistrato.
Generalità sulla trasmissione del calore per convezione. Il modello di strato limite. Deflusso esterno e deflusso interno. Convezione naturale. Analisi di scala ed equazioni dello strato limite. Parametri adimensionali e loro significato fisico. Relazioni di impiego pratico per il calcolo del coefficiente di convezione. Generalità dello scambio per irraggiamento. Emissione dell'energia raggiante ed interazione con i corpi condensati. Principio di Kirchhoff.
Leggi del corpo nero. Emissione dei corpi reali. Fattori di vista. Scambio per irraggiamento tra corpi neri. Applicazione degli schermi radiativi. Scambio per irraggiamento tra corpi re-irradianti: il caso di due superfici piane grigie. Trasmissione del calore per adduzione. Trasmittanza di una parete piana. Effetto dell'intercapedine.Parete soggetta ad irraggiamento solare. Riscaldamento o raffreddamento di un corpo.
Definizione della grandezza temperatura. Legge zero dell'equilibrio termico. Termometro a gas e scala delle temperature. Definizione dei sistemi termodinamici. Equazione di stato di un sistema termodinamico. Trasformazioni delle grandezze di stato. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Espressione del lavoro per i fluidi. Equivalenza tra calore e lavoro. Primo principio della termodinamica per i sistemi chiusi. Espressioni per il calore specifico.
Trasformazioni fondamentali per un sistema chiuso. Primo principio della termodinamica per i sistemi aperti. Enunciato di Carnot. Definizione della scala termometrica assoluta. Definizione di entropia. Entropia lungo trasformazioni non reversibili. Secondo principio della termodinamica negli enunciati di Clausius e Kelvin.
I potenziali termodinamici. Regola delle fasi. Equazione di Clapeyron. Rappresentazione grafica di una sostanza pura sui diversi piani termodinamici. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni reversibili dei gas perfetti. Energia interna, entalpia, entropia dei gas perfetti. Equazione di Van der Waals. Fattore di comprimibilità.
Macchine termiche e ciclo di Carnot. Macchine a vapore: ciclo di Rankine. Miglioramenti al ciclo Rankine. Motori a combustione interna. Ciclo Otto. Ciclo Diesel. Confronto tra i cicli Otto e Diesel. Turbine a gas: ciclo di Brayton-Joule. Ciclo inverso della macchina frigorifera. Ciclo a compressione di vapore saturo. Pompa di calore. Macchine ad assorbimento.
Parolini G., Del Monaco A., Fontana D, "Fondamenti di fisica tecnica" (1983) - UTET.
|