Il corso si propone di fornire i fondamenti della termodinamica, della fluidodinamica, della trasmissione del calore e del controllo ambientale, essenziali per poter correlare le scelte progettuali con gli odierni requisiti di efficienza energetica.
Obiettivo del corso è quello di illustrare allo studente i fondamenti della termodinamica e della tecnica del controllo ambientale, essenziali per poter correlare, dalla scala dell’edificio a quella territoriale, le proprie scelte progettuali con gli odierni requisiti di efficienza energetica e comfort.
Dopo aver sostenuto l'esame di Fisica Tecnica Ambientale, lo studente sarà in grado di:
- Comprendere i principi di funzionamento dei cicli diretti ed inversi
- Formulare bilanci energetici per sistemi a regime stazionario
- Determinare l'efficienza di una macchina termica
- Analizzare le diverse modalità di scambio termico
- Calcolare resistenze termiche in geometrie piane e cilindriche
- Proporre semplici soluzioni di efficientamento energetico degli edifici
Lo studente deve avere acquisito le conoscenze di base dei corsi di Matematica e Fisica.
Il Corso è svolto mediante lezioni frontali. Come attività didattiche integrative, il Corso prevede esercitazioni, volte sia all’applicazione delle nozioni teoriche fornite a lezione (esercizi) sia all’approfondimento di alcuni aspetti teorici.
Termodinamica
Definizioni di base; caratteristiche delle sostanze pure e degli stati di aggregazione della materia; passaggi di fase; miscela liquido-vapore; modello dei gas perfetti; I principio della termodinamica per i sistemi chiusi; I principio della termodinamica per i sistemi aperti; applicazione del I principio della termodinamica in pompe, turbine e compressori; II principio della termodinamica; enunciato di Clausius e di Kelvin-Plank; entropia; cicli diretti ed inversi; rendimento e COP; ciclo frigorifero a compressione di vapore. Miscele di aria e vapore d'acqua; diagramma psicrometrico; principali trasformazioni dell'aria umida.
Fluidodinamica
Definizioni di base; regime laminare e turbolento; strato limite dinamico; viscosità; tensioni in un fluido in moto; derivata locale e derivata sostanziale; equazioni fondamentali del moto isotermo: equazione di continuità ed equazione vettoriale di Navier-Stokes; casi semplici di moto laminare; moto isotermo di fluidi in condotti: equazioni integrali; perdite di carico; fattore di attrito; diagramma di Moody; condotti nei quali sono inserite macchine: prevalenza.
Trasmissione del Calore
Conduzione. Legge di Fourier; equazione di Fourier; casi semplici di conduzione stazionaria in geometria piana e cilindrica; resistenza termica; resistenze termiche in serie e in parallelo; conduzione stazionaria con generazione di calore.
Convezione. Distinzione fra convezione forzata, naturale e mista; equazioni fondamentali del moto non isotermo; legge di Newton; coefficiente di convezione e numero di Nusselt; adimensionalizzazione delle equazioni e relazione Nu = Nu (Re, Gr, Pr) in convezione mista; strato limite termico; convezione forzata: dipendenza Nu = Nu (Re, Pr); convezione naturale: dipendenza Nu = Nu (Gr, Pr).
Irraggiamento termico. Generalità e definizioni; legge di Kirchhoff, legge di Stefan-Boltzmann, legge di Planck, legge del regresso di Wien, legge di Lambert; corpo grigio; scambi di energia per irraggiamento fra corpi neri e grigi.
Problemi composti di scambio termico: generalità; resistenza termica globale e trasmittanza; superfici alettate.
Per lo studio autonomo e l’approfondimento di particolari argomenti, si consigliano i seguenti testi:
STEFANO LAZZARI (Presidente)
STEFANO BERGERO
EMILIANO BRONZINO
ANNA CHIARI
CARLO EUGENIO ISETTI
BRUNO ORLANDINI
Primo semestre, come da calendario accademico. Le lezioni possono essere teoriche, di esercitazione, o miste.
L'esame è costituito da due parti obbligatorie: una prova scritta e una successiva prova orale. La prova scritta, della durata di due ore, verte su temi di carattere sia teorico sia applicativo. Se l’esito della prova scritta è sufficiente, si è ammessi alla prova orale, anch'essa su temi di carattere sia teorico sia applicativo. Se la prova orale non è sufficiente, l'esame non è superato e occorre ripetere la prova scritta. L'iscrizione all'appello d'esame avviene tramite il portale Unige.
La prova scritta valuta l'avvenuta comprensione dei diversi argomenti del corso e la conseguente capacità di applicare le nozioni acquisite alla soluzione di alcuni semplici problemi.
La prova orale permette di approfondire il livello di conoscenza dei temi teorici e applicativi acquisita dallo studente e la capacità di ragionamento critico raggiunta. Nella prova orale si presta attenzione anche alla chiarezza espositiva e alla proprietà di linguaggio maturata con riferimento agli specifici argomenti del corso.
Per sostenere l’esame lo Studente deve mostrare il libretto universitario e un documento di identità.
Durante la prova scritta è consentito soltanto l’uso di una biro nera o blu, l’occorrente per cancellare, un righello, la calcolatrice. Eventuali tabelle/diagrammi necessari saranno forniti con il testo della prova scritta. Non è consentita la consultazione di appunti, formulari e neppure l’uso di fogli diversi da quelli forniti.
Tutte le notizie riguardanti il corso (avvisi, eventuali spostamenti dell’orario di ricevimento studenti, risultati delle prove scritte, ecc.) vengono sempre pubblicate su Aulaweb.
Si consiglia agli Studenti di aggiornare il proprio indirizzo e-mail fornito dall’Ateneo con l'indirizzo di una casella di posta frequentemente controllata, così da poter ricevere eventuali avvisi urgenti comunicati dal Docente.
