PRESENTAZIONE

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.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

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.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

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, alla base della produzione di lavoro, di "freddo" e di "caldo"

- Formulare bilanci energetici per sistemi in regime stazionario

- Determinare l'efficienza di una macchina termica

- Analizzare le diverse modalità di scambio termico

- Calcolare resistenze termiche in geometrie piane e cilindriche e valutare la trasmittanza termica

- Proporre semplici soluzioni di efficientamento energetico degli edifici

PREREQUISITI

Lo studente deve avere acquisito le conoscenze di base dei corsi di Matematica e Fisica.

MODALITA' DIDATTICHE

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. 

Studentesse e studenti che abbiano in corso di validità certificazione di disabilità fisica o di apprendimento in archivio presso l'Università e che desiderino discutere eventuali sistemazioni o altre circostanze relative a lezioni, corsi ed esami, dovranno parlare sia con il docente dell'insegnamento che con il referente per la disabilità del Dipartimento Architettura e Design (https://architettura.unige.it/commissioni_e_referenti_dipartimento).

PROGRAMMA/CONTENUTO

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.
 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Lo studente può studiare sulle dispense scritte dal Docente e rese disponibili per il download attraverso la piattaforma AulaWeb.

Per lo studio autonomo e l’approfondimento di particolari argomenti, si consigliano i seguenti testi:

• Çengel Y. A., Cimbala J.M., Turner R.H., Elementi di fisica tecnica, McGraw-Hill, 2017.
• Bergero S., Chiari A., Appunti di termodinamica, Aracne editrice, 2007.
• Bergero S., Chiari A., Appunti di trasmissione del calore, Aracne editrice, 2012.
• Bergero S., Cavalletti P., Chiari A., Problemi di fisica tecnica. 100 esercizi risolti e ragionati, Dario Flaccovio Editore, 2014.
• Resnick R., Halliday D., Walker J., Fondamenti di fisica. Meccanica, termologia, elettrologia, magnetismo, ottica. Casa Editrice Ambrosiana, Sesta Edizione, 2006.
• Cammarata G., Fisica tecnica ambientale, McGraw-Hill, 2007.
• Lazzari S., Pulvirenti B., Rossi di Schio E., Esercizi risolti di Termodinamica, Moto dei Fluidi e Termocinetica per i nuovi corsi di laurea in Ingegneria, Esculapio, Seconda Edizione, 2006.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

STEFANO LAZZARI (Presidente)

STEFANO BERGERO

EMILIANO BRONZINO

ANNA CHIARI

CARLO EUGENIO ISETTI

BRUNO ORLANDINI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Primo semestre, come da calendario accademico. Le lezioni possono essere teoriche, di esercitazione, o miste.

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame è costituito da due parti obbligatorie: una prova scritta e una successiva prova orale. La prova scritta, della durata di un'ora e un quarto, 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.

Per sostenere l’esame è necessario avere effettuato l’iscrizione online e portare con sé il libretto universitario e/o un documento di identità. 
Gli studenti non iscritti non possono sostenere l’esame.

Le iscrizioni agli esami si chiudono entro le ore 24 del sabato antecedente l'appello del martedì. Per correttezza e per non impattare negativamente sull’organizzazione dell’appello, lo studente iscritto che non intende più sostenere l’esame deve cancellarsi dalla lista entro la medesima perentoria scadenza sopra riportata. Gli assenti non giustificati non potranno partecipare all'appello successivo.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

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. 

ALTRE INFORMAZIONI

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 (fanno eccezione gli studenti con certificazione DSA).

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.