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MATERIALS TECHNOLOGY FOR SUSTAINABLE CONSTRUCTION WITH APPLIED CHEMISTRY ELEMENTS
(obiettivi)
Risultati di apprendimento
Il corso è caratterizzato da un approccio interdisciplinare e mira a fornire agli studenti una conoscenza approfondita di alcune classi di materiali tradizionali (acque naturali, metalli, ceramica, leganti, cemento, legno) e un'introduzione ai concetti generali di sostenibilità e la discussione di materiali per edifici sostenibili.
Gli studenti alla fine del corso svilupperanno la capacità di giudizio autonomo su:
Identificazione e caratterizzazione dei materiali, correlazione delle proprietà dei materiali con composizione e microstruttura, analisi e confronto delle caratteristiche e delle prestazioni tra le diverse classi di materiali, previsione del comportamento dei materiali in uso.
Valutazione dell'impatto e della responsabilità della pratica ingegneristica studiando i meccanismi di interazione tra i materiali e l'ambiente circostante con particolare attenzione ai cicli di vita dei materiali e al rilascio di inquinanti dai materiali in uso.
Soluzione di problemi numerici su argomenti di interesse tecnico.
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PETRUCCI ELISABETTA
( programma)
◪ FONDAMENTI DI CHIMICA
Introduzione alla chimica e alla scienza dei materiali. Cenni storici, teorie atomiche, evoluzione del modello atomico, orbite ed orbitali. Numeri quantici, principio di Pauli e di Hund, configurazione elettronica. Aufbau. Evoluzione del modello atomico: la teoria ondulatoria. La regola dell’ottetto. La tavola periodica: gruppi, periodi, peso e numero atomico e proprietà periodiche. Cationi, anioni, molecole. Massa atomica, mole e massa molecolare.
Valenza. Cariche e dipoli. Dipoli permanenti e temporanei. Il momento dipolare. Legami chimici primari: ionico, covalente e dativo. Formule chimiche. Ibridizzazione. Legame metallico e legami secondari con focus sul legame idrogeno ed i legami di Van der Waals. Nomenclatura tradizionale ed ufficiale: ossidi, acidi, basi, sali, ioni.
Le reazioni chimiche, metodi di bilanciamento (a tentativi, algebrico). Le ossidoriduzioni: calcolo del numero di ossidazione, bilanciamento delle reazioni redox con il metodo molecolare.
Equivalente e peso equivalente. Le soluzioni. Concentrazione ed attività. Dissociazione. Equilibrio chimico: la legge di azione di massa. Solubilità e prodotto di solubilità.
◪ LE ACQUE NATURALI
caratteristiche e proprietà. Il ciclo idrologico. Passaggi di stato. Impieghi delle acque. Requisiti delle acque per uso agricolo. Impieghi e requisiti delle acque per uso industriale (acque di raffreddamento, di riscaldamento e per produzione di vapore) e civile. Acque destinate al consumo umano: parametri chimici, fisici e microbiologici. Le acque in bottiglia. Caratteristiche dell'acqua: ioni nelle acque, conducibilità e residuo fisso, Solidi totali, disciolti, sospesi, pH (acidi e basi, forti e deboli). Il pH dei Sali. Idrolisi salina, Soluzioni tampone. Durezza definizione ed unità di misura. Riduzione della durezza: addolcimento chimico (metodo calce-soda, metodo al fosfato) e scambio ionico. Deferrizzazione e desilicazione. Titolazioni. Alcalinità: definizioni ed unità di misura. Alcalinità al metilarancio ed alla fenolftaleina. Gas disciolti. Equilibri delle specie carbonatiche nelle acque. Distribuzione delle specie alcaline. Carattere aggressivo ed incrostante delle acque. Stabilità delle acque: indice di Langelier e di Ryznar.
◪ MATERIALI
Introduzione ai materiali, classificazione e ciclo di vita. Relazione tra struttura e proprietà dei materiali. Il reticolo cristallino. I reticoli di Bravais. Indici di Miller. Difetti reticolari: di punto, di linea, di superficie, di volume. Le proprietà meccaniche. Sforzo, deformazione elastica e plastica, modulo di Young, coefficiente di Poisson. Sforzo e deformazione reale. Duttilità e fragilità. Rottura duttile e fragile. Prove di trazione, compressione, flessione. Tenacità, resilienza e durezza. Prove di piegamento, di durezza e resilienza. La tenacità a frattura. Resistenza a fatica e rottura a fatica. Creep.
◪ METALLI
leghe ferrose e non ferrose. Soluzioni solide. Indurimento e incrudimento. Diffusione. Diagrammi di stato di sostanze pure e di sistemi binari (solubili, parzialmente solubili ed insolubili). Diagrammi Fe/C, fasi, gradi di libertà, punti invarianti. Diagrammi Fe/C: acciai ipo/iper ed eutettoidici. Produzione ghise ed acciai. Strutture dell'acciaio. Trattamenti termici. Curve di Bain. Acciai legati: effetto elementi di lega. Tipi di acciai. Denominazione degli acciai. Le ghise. Leghe non ferrose. Deterioramento degli acciai.
◪ I CERAMICI
I materiali ceramici: Caratteristiche ed usi. Produzione, formatura e consolidamento. I materiali ceramici tradizionali da costruzione. I vetri: definizione, proprietà, produzione, lavorazioni.
◪ I LEGANTI
I leganti. Calce e gesso: proprietà, produzione e requisiti. Il cemento: produzione, cottura, idratazione, presa e indurimento, calore di idratazione, porosità, falsa presa. Misure: prove chimiche e meccaniche. Tipi di cemento: caratteristiche, requisiti, usi.
◪ IL CALCESTRUZZO
Proprietà requisiti, produzione, messa in posa, stagionatura. Acqua, aggregati, additivi, aggiunte. Lavorabilità. Esempio di mix design. Segregazione, bleeding. Calcestruzzo: ritiro e durabilità. Controlli sul calcestruzzo indurito. Tipi di calcestruzzo.
◪ MATERIALI E SOSTENIBILITA'
Sostenibilità, sviluppo sostenibile, edilizia sostenibile e bioedilizia. I materiali sostenibili tradizionali ed avanzati. Impatto dei materiali sull’ambiente.
◪ IL LEGNO
struttura, composizione, proprietà meccaniche, produzione, uso, requisiti e durabilità.
 ◪ P.Atkins, L. Jones- Fondamenti di chimica generale
◪ W.D. Callister, D.G. Rethwisch- Materiali per l'Ingegneria Civile e Industriale- Edises
o in alternativa
◪ W.F. Smith, J. Hashemi – Scienza e tecnologia dei materiali - McGraw-Hill
◪ Dispense
◪ Eserciziari
(Date degli appelli d'esame)
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9
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ING-IND/22
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90
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Attività formative caratterizzanti
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ENG |
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ANALYSIS I AND II
(obiettivi)
Fornire i concetti e gli strumenti fondamentali del calcolo differenziale e integrale per funzioni da R in R, delle serie numeriche e dei numeri complessi; fornire alcuni concetti e strumenti di base del calcolo differenziale e integrale in più variabili e delle equazioni differenziali ordinarie; fornire, attraverso esempi e applicazioni pratiche, un’intuizione dell’utilità dell’Analisi Matematica nella descrizione quantitativa di un fenomeno. Risultati di apprendimento attesi: Saper leggere, comprendere e manipolare (per esempio rappresentare graficamente, approssimare, riscalare, calcolare esattamente) gli oggetti matematici introdotti durante il corso (per esempio serie, funzioni, integrali, gradienti, equazioni differenziali). Conoscerne e comprenderne le principali proprietà.
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