Insegnamento FISICA TECNICA

Nome del corso Ingegneria meccanica
Codice insegnamento 70091209
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Franco Cotana
Docenti
  • Franco Cotana - Didattica Ufficiale
Ore
  • 81 Ore - Didattica Ufficiale - Franco Cotana
CFU 9
Regolamento Coorte 2018
Erogato Erogato nel 2019/20
Erogato altro regolamento
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria energetica
Settore ING-IND/10
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Il corso di Fisica Tecnica propone ai discenti unità didattiche finalizzate all'apprendimento dei principi base della termodinamica classica, le macchine termiche ed i relativi cicli termodinamici, le principali modalità di trasmissione di calore e relative applicazioni in campo meccanico. Il corso propone inoltre lo studio e l'analisi del benessere termo-igrometrico in ambiente confinato con particolare riferimento alle principali cause di discomfort per gli occupanti e la trattazione delle principali tipologie di impianti di climatizzazione e condizionamento, anche alimentati a fonte energetica rinnovabile. In ultimo, saranno affrontati i principali aspetti teorici relativi all'acustica e dell'illuminotecnica.
Testi di riferimento • Mauro Felli, Lezioni di Fisica Tecnica I, Termodinamica, macchine, impianti
a cura di Francesco Asdrubali, Ed. Morlacchi
• Mauro Felli, Lezioni di Fisica Tecnica II, Trasmissione del calore, Acustica, Tecnica dell'Illuminazione, a cura di Federico Rossi, Ed. Morlacchi.
• Slide delle lezioni fornite dal docente.
Obiettivi formativi Il corso di Fisica Tecnica unisce conoscenze teoriche riguardanti la termodinamica, le macchine, l'acustica e l'illuminotecnica e le relative abilità pratiche consistenti nella capacità di valutare i principali fenomeni ambientali di trasmissione del calore, dell’onda acustica e di quella luminosa negli ambienti di vita.
L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire ai discenti le conoscenze teoriche e le abilità pratiche per l'analisi di tali fenomeni ed il riconoscimento degli effetti che essi provocano sulla salute umana.
Le principali conoscenze (Descrittore di Dublino 1) acquisite saranno:
- teoria della termodinamica e trasmissione del calore
- teoria delle macchine termiche e ccli termodinamici
- teoria e tecnica del condizionamento dell’aria
- teoria e fenomenologia del microclima interno ed esterno agli edifici
- elementi di base delle diverse fenomenologie ambientali e relativi effetti sulla salute umana
- tecniche di analisi acustica ed illuminotecnica in ambienti interni ed esterni ai fabbricati.
Le principali abilità acquisite (capacità di applicare le conoscenze acquisite, Descrittore di Dublino 2, e di adottare con autonomia di giudizio l’opportuno approccio, Descrittore di Dublino 3) saranno:
- valutare i principi della termodinamica e le relative conseguenze applicative
- analizzare le macchine termiche ed i loro cicli termodinamici
- analizzare i principali meccanismi di scambio termico
- valutare la qualità degli ambienti interni e le caratteristiche microclimatiche degli stessi
- valutare le caratteristiche ed i principali parametri acustici ed illuminotecnici ed il loro effetto sulla salute umana.
Prerequisiti Come da propedeuticità raccomandate
Metodi didattici Il corso è articolato in
1) Lezioni teoriche
2) Esercitazioni applicative
Altre informazioni n.a.
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame sarà articolato in 4 domande scritte di cui 2 di carattere generale e 2 specifiche. Seguirà una prova orale finale.
Programma esteso Unità formative:
Fondamenti di termodinamica
Richiami sulle unità di misura del sistema internazionale MKS. Grandezze termodinamiche. Sistemi termodinamici chiusi e aperti. Grandezze di stato. Regola delle fasi. Piano di Clapeyron P-v. Principi della termodinamica. Principio zero e concetto di temperatura (equilibrio termico). Primo principio e conservazione dell’energia. Macchine. Rendimenti. Secondo principio e qualità dell’energia. Entropia. Piano entropico T-s. Entalpia. Exergia.
Macchine termiche e loro rendimento energetico ed exergetico. Componenti meccaniche e tecnologia. Costruzione delle trasformazioni termodinamiche sui grafici T-S e P-v. Ciclo Otto, Diesel, Brayton, Rankine, Rankine-Hirn, Rankine Inverso. Macchine frigorigere a compressione e ad assorbimento.
Trasmissione del calore
Modalità di trasmissione del calore. Conduzione. Convezione. Irraggiamento. Adduzione. Materiali termo-isolanti. Esempi applicativi a casi di edilizia civile (parete monostrato, multistrato, con e senza sviluppo interno di calore, pareti vetrate).
Benessere termo-igrometrico
Bilancio termo-igrometrico del corpo umano. Metabolismo. Resistenza termica dell’abbigliamento. Indici globali del benessere: PMV e PPD. Cause di discomfort locale.
Condizionamento dell’aria
Grandezze psicrometriche: umidità specifica, umidità relativa, temperatura di rugiada e temperatura di bulbo umido. Strumentazione di misura: psicrometro. Diagramma psicrometrico. Trattamenti dell’aria: trattamento estivo e trattamento invernale dell’aria umida in un impianto a tutt’aria. Descrizione di un impianto di condizionamento. Fenomeni ambientali e principali effetti sulla salute umana.
Illuminotecnica e colorimetria.
Benessere visivo. Progetto illuminotecnico: obiettivi. Cenni sull’illuminazione stradale. Progetto illuminotecnico di ambienti chiusi: metodo del flusso totale. Cenni sul metodo punto-punto. Illuminazione naturale: fattore medio di luce diurna. Misure illuminotecniche: verifiche di fattore medio di luce diurna, limiti e uniformità di illuminamento, temperatura di colore e distribuzione di luminanza. Strumentazione di misura: luxmetro-colorimetro e luminanzometro. Legislazione e normativa tecnica.
Acustica
Grandezze acustiche e relativi livelli. Spettri acustici. Bande di frequenza: ottave e terzi di ottava. Propagazione del suono. Riverberazione. Assorbimento, riflessione e trasmissione per l’energia acustica. Metodo del fonoassorbimento: pannelli fonoassorbenti porosi, pannelli forati risonanti assorbenti e pannelli vibranti. Metodo del fonoisolamento: potere fonoisolante e legge della massa. Suono e rumore. Aspetti qualitativi della sensazione uditiva. Indici di valutazione del disturbo da rumore. Livello di pressione sonora ponderata “A” LpA(t). Audiogramma normale. Curva di ponderazione “A”. Livello sonoro continuo equivalente ponderato “A” LAeq,T. Elementi di psicoacustica: effetti del rumore sull’uomo, spostamento della soglia di udibilità. Strumentazione di misura: fonometro. Legislazione e normativa tecnica.