Università degli Studi di Perugia

Prova Scritta (60 minuti) e Prova Orale (30 minuti)

13 gennaio 2014 - 3 febbraio 2014

Fondamenti di Termodinamica. Richiami sui principi della termodinamica. Misura della temperatura. Reversibilità, irreversibilità ed entropia. Grandezze di stato.
Proprietà della materia. Stati di aggregazione. Diagramma di stato di una sostanza pura. Proprietà dei miscugli bifase. Gas perfetti. Fluido di Van Der Waals. Legge degli stati corrispondenti. Equazioni di stato. Diagrammi di stato: entropico, entalpico e frigorifero.
Sistemi termodinamici aperti. Equazione dell'energia in regime stazionario ed applicazioni. Lavoro reversibile di un sistema aperto. Equazione di continuità e di Bernoulli.
Moto dei fluidi. Proprietà dei fluidi in movimento. Moto laminare e turbolento. Moto di un fluido all'interno di tubazioni. Perdite di carico ripartite e concentrate.
Complementi di termodinamica. Reversibilità interna ed esterna. Exergia e rendimenti exergetici. Modi di operare dei sistemi termodinamici. Cicli equivalenti al ciclo di Carnot.
Unità didattica: Macchine e impianti (10 ore)
Macchine idrauliche. Pompe: prevalenza, altezza di aspirazione, elementi descrittivi: Impianto di sollevamento. Circuiti idraulici chiusi.
Motori a combustione interna. Ciclo di Otto e motori a benzina. Ciclo Diesel e motori Diesel. Confronto fra i cicli di Otto e Diesel. Ciclo di Brayton e turbine a gas. Bilanci meccanici e prestazioni delle turbine a gas. Recupero del calore. Applicazioni.
Macchine a vapore. Vantaggi e impieghi delle macchine a vapore. Ciclo di Rankine. Macchine alternative. Ciclo di Rankine-Hirn. Impianti con espansori a turbina. La rigenerazione del calore e gli spillamenti di vapore.
Macchine frigorifere. Macchine a compressione di vapore saturo: ciclo di Rankine inverso e schema di funzionamento. Parametri di lavoro, irreversibilità. Pompe di calore a compressione. Macchine ad assorbimento. Funzionamento, diagrammi PTX. Bilancio di massa.
Unità didattica: Condizionamento dell'aria (10 ore)
Psicrometria. Grandezze psicrometriche. Diagramma psicrometrico. Psicrometro e misura dell'umidità relativa. Processi psicrometrici.
Impianti di condizionamento. Schema base di un condizionatore, trattamenti estivo ed invernale dell'aria, regolazione a punto fisso, impianti a tutt'aria. Computo metrico estimativo di un impianto.
Unità didattica: Trasmissione del calore (22 ore)
Conduzione. Campi termici. Postulato di Fourier. Equazione di Fourier.
Convezione. Strato limite. Coefficiente di convezione. Convezione naturale e forzata. Significato fisico dei parametri dimensionali.
Irraggiamento. Emissione di corpi solidi e liquidi. Principio di Kirchhoff. Corpo nero. Leggi del
corpo nero
Applicazioni di trasmissione del calore. Pareti piane, bilanci termici in regime stazionario e in regime periodico stabilizzato, muro di Fourier, gradino di temperatura. Piani paralleli affacciati e schermi di radiazione. Adduzione. Trasmittanza di pareti. Scambiatori di calore. Distribuzione di fluidi termovettori. Aletta di raffreddamento. Materiali termoisolanti.
Unità didattica: Energia solare (6 ore)
Il Sole e lo spettro solare. Produzione di energia elettrica da energia solare. Collettori solari piani. Collettori parabolico-cilindrici. Conversione fotovoltaica.
Unità didattica: Acustica (15 ore)
Acustica fisica. Onde sonore. Grandezze acustiche. Campi sonori. Sorgenti sonore. Spettri acustici. La propagazione del suono. Materiali fonoassorbenti e strutture fonoisolanti. Isolamento acustico e legge della massa.
Elementi di psicoacustica. L'organo dell'udito. La sensazione auditiva e le scale di sensazione. L'audiogramma normale.
Elementi di ingegneria acustica. Acustica degli ambienti confinati. Il fenomeno della riverberazione. Indici di valutazione del disturbo da rumore. Misure di rumore. Fonometro.
Unità didattica: Tecnica dell'Illuminazione (10 ore)
Elementi di fotometria. L'organo della vista. La curva di visibilità. Metodi per la costruzione della curva di visibilità. Grandezze fotometriche.
Sorgenti di luce. Caratteristiche principali di una sorgente luminosa. Principi di funzionamento.
Elementi di ingegneria dell'illuminazione. Il progetto illuminotecnica. Ambienti chiusi: metodo del flusso totale. Ambienti aperti: metodo punto-punto. Illuminazione naturale. Luxmetro.

Basi teoriche in materia di Termodinamica Applicata e competenze di base nei settori impiantistici ed industriali della Fisica Tecnica: Psicrometria e Condizionamento dell'aria, Trasmissione del Calore, Acustica ed Illuminotecnica. Approfondite le principali applicazioni nell'Ingegneria Meccanica.

Lezioni Frontali - Esercitazioni Pratiche - Seminari

M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica - Volume 1: Termodinamica, Macchine, Impianti - Morlacchi editore, 1999.
M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica - Volume 2: Trasmissione del calore, Energia solare, Ambiente globale - Morlacchi editore, 1999.
M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica - Volume 3: Acustica, tecnica dell'Illuminazione - Morlacchi editore, 1999.
M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica 1: Termodinamica, Macchine, Impianti, nuova edizione a cura di Francesco Asdrubali, Morlacchi editore, 2004.
M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica 2 (Energetica e Meccanica): Trasmissione del Calore, Acustica, Tecnica dell'Illuminazione, nuova edizione a cura di Federico Rossi, Morlacchi editore, 2004.

Gli allievi acquisiscono le basi teoriche in materia di Termodinamica Applicata e le competenze di base nei settori impiantistici ed industriali della Fisica Tecnica: Psicrometria e Condizionamento dell'aria, Trasmissione del Calore, Acustica ed Illuminotecnica.
Nell'ambito degli argomenti trattati sono approfondite le principali applicazioni nell'Ingegneria Meccanica.

Settembre - Dicembre 2013

Unità didattica: Termodinamica applicata (8 ore)
Unità didattica: Macchine e impianti (10 ore)
Unità didattica: Condizionamento dell'aria (10 ore)
Unità didattica: Trasmissione del calore (22 ore)
Unità didattica: Energia solare (6 ore)
Unità didattica: Acustica (15 ore)
Unità didattica: Tecnica dell'Illuminazione (10 ore)

Facoltativa ma fortemente consigliata

Facoltà d'Ingegneria