Insegnamento CHIMICA E MATERIALI DA COSTRUZIONE
- Corso
- Tecniche digitali per la gestione sostenibile delle costruzioni, dell’ambiente e del territorio
- Codice insegnamento
- A002896
- Curriculum
- Comune a tutti i curricula
- Docente
- Stefano Falcinelli
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2022
- Erogato
- 2022/23
- Tipo insegnamento
- Obbligatorio (Required)
- Tipo attività
- Attività formativa integrata
MATERIALI DA COSTRUZIONE
| Codice | A002898 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente | Luca Valentini |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/22 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | L'insegnamento rappresenta il primo insegnamento di materiali ed esamina gli elementi di base dei Materiali da Costruzione trattando le proprietà e i processi di tali materiali. L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare la selezione dei materiali e valutare il ruolo nelle applicazioni strutturali. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenze relative alle proprietà della meccanica della frattura dei materiali; - conoscenza delle caratteristiche fondamentali delle proprietà dei materiali ceramici e cementizi; - conoscenze relative ai fenomeni di fatica meccanica nei materiali; - processi relativi ai materiali cementizi. Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: - capacità di analizzare e descrivere i materiali da un punto di vista qualitativo e quantitativo con la capacità di saper eseguire calcoli in termini di resistenza meccanica, fatica e frattura; - capacità di saper identificare i materiali più idonei con cui fare componenti strutturali; - capacità di scegliere mescole e condizioni chimico-fisiche ottimali per materiali cementizi. |
| Testi di riferimento | William Smith, Scienza e Tecnologia dei materiali, McGraw-Hill, 1993. |
| Obiettivi formativi | Fornire gli strumenti per la comprensione delle principali proprietà meccaniche dei materiali da costruzione per la progettazione di strutture e del loro processo. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere e saper applicare gli argomenti e le tecniche descritte nell'insegnamento non è necessario aver sostenuto altri esami del corso di laurea. Tuttavia, le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti: Analisi Matematica: concetto di derivata e integrale; Fisica: saper eseguire conversioni dalle unità di misura del sistema cgs al sistema mks; saper eseguire l'analisi dimensionale nell'ambito del Sistema Internazionale di unità di misura (SI) al fine di verificare la plausibilità dei calcoli effettuati e delle equazioni utilizzate. La conoscenza di queste tecniche rappresenta un prerequisito per lo studente che voglia seguire il corso con profitto. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso; - esercitazioni in aula volte alla corretta applicazione dei concetti studiati per la risoluzione di esercizi numerici e di problemi pratico-applicativi. Durante tutto il corso si cerca di abituare lo studente a ragionare non solo in maniera qualitativa sui fenomeni studiati, ma anche quantitativamente, valutando le grandezze fisiche coinvolte. Questo viene fatto oltre che tramite le lezioni frontali teoriche anche attraverso lo svolgimento in aula di dimostrazioni sperimentali, di esercizi numerici e di discussioni di approfondimento. |
| Altre informazioni | Lezioni frontali: tre ore settimanali con esercitazioni numeriche. L'orario delle lezioni frontali, e l'aula dove esse si svolgeranno, è reperibile collegandosi al seguente indirizzo Web: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/orario-delle-lezioni. Date di inizio e termine delle attività didattiche: Primo semestre. Le date di inizio e termine delle attività didattiche sono reperibili collegandosi al seguente indirizzo Web: http://www.ing1.unipg.it/didattica |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova scritta di un problema di natura pratica e una prova orale per ciascuno dei due moduli di cui si compone il Corso. Le prove scritte, per esigenze logistiche saranno sostenute in modo anticipato rispetto alle rispettive prove orali che potranno essere sostenute in sessioni diverse o contestualmente nella stessa sessione secondo il calendario stabilito dal CdS. La prova scritta per il modulo di Materiali da Costruzione è costituita da 1-2 problemi a risposta chiusa. Ha la durata di 1 ora e 30 minuti ed è finalizzata a verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso, ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche (descrittore di Dublino 2), iii) l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche (descrittore di Dublino 3), iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta (descrittore di Dublino 4). La prova orale per il modulo di Materiali da Costruzione consiste in un colloquio a stimolo aperto con risposta aperta della durata di circa 20-30 minuti ciascuna, finalizzate ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso (descrittore di Dublino 1); ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni ai problemi tecnologici proposti riguardanti: proprietà e comportamento meccanico dei materiali; prova di trazione; rigidezza, resistenza, durezza, tenacità; rottura duttile e fragile, resilienza; proprietà e classificazione dei cementi, delle malte e dei calcestruzzi (descrittore di Dublino 2); iii) l’ autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3) nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito teorico-applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse applicazioni chimico-tecnologiche affrontate nel corso, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate (descrittore di Dublino 4). La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle quattro prove dei due moduli con i seguenti pesi per il modulo di Materiali da Costruzione: prova scritta (modulo di Materiali da Costruzione), peso = 1/6; prova orale (modulo di Materiali da Costruzione), peso =2/6. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | RETICOLI CRISTALLINI E DIFETTI Disposizione atomi in un reticolo cristallino, coordinate di reticolo, cella unitaria, parametro reticolare, direzioni e piani, indici di Miller, siti interstiziali, fattore di impacchettamento superficiale e volumico. Difetti reticolari, vacanze, difetti interstiziali. Difetti interfaccia. PROPRIETÀ MECCANICHE Materiali ceramici, sforzo, deformazione, curve sforzo-deformazione, sforzo e deformazioni ingegneristici e reali, Legge di Hooke, Modulo di Young Concentrazione degli sforzi Coefficiente di sicurezza FRATTURA Teoria di Griffith Sforzo sulla punta di una cricca Fattore degli sforzi Test di tenacità Calcolo di K Considerazioni della zona plastica Influenza dello Y.S. Spessore del provino Procedure di test Influenza della microstruttura FATICA Introduzione e tipi di fatica Vita e fatica, cicli a fatica Innesco e crescita della cricca Fattori influenti, legge di Paris Componenti non criccati Componenti criccati DIAGRAMMI DI STATO Introduzione ai digrammi di fase. Varianza. Regola delle fasi di Gibbs. Linee di liquidus, solidus e solvus. Trasformazini eutettiche, eutettoidiche, peritettiche. Regola della leva. Diagramma Fe-C. Solubilità del C nel Fe. Eutettico ed eutettoide nel digramma Fe-C. Diagramma Fe-C. Ferrite alfa, delta, austenite e cementite. Acciai ipoeutettoidici, eutettoidici, e ipereutettoidici. Ghise: ipoeutettiche, eutettiche e ipereutettiche. Microstrutture nel digramma Fe-C. MATERIALI CERAMICI Introduzione legami chimici nei ceramici relazioni strutturali di base strutture degli ossidi strutture dei silicati polimorfismo lavorazione dei ceramici proprietà meccaniche proprietà termiche stato vetroso struttura dei vetri LEGANTI i leganti aerei processo di irrigidimento calce aerea calce viva spegnimento la sabbia il gesso leganti idraulici cemento Portland idratazione del cemento alterazioni cemento pozzolanico |
PRINCIPI DI CHIMICA
| Codice | A002897 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente | Stefano Falcinelli |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Base |
| Ambito | Formazione chimica e fisica di base |
| Settore | CHIM/07 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano. |
| Contenuti | Teoria atomica della materia e stechiometria, stato gassoso, termodinamica; equilibri di fase e soluzioni, equilibrio chimico, reazioni redox; cinetica chimica; struttura atomica; proprietà periodiche; legame chimico. |
| Testi di riferimento | D. W. Oxtoby, H. P. Gillis e L. J. Butler, Chimica moderna, V Edizione, EdiSES, Napoli 2018. |
| Obiettivi formativi | L'insegnamento rappresenta il primo insegnamento di chimica ed esamina gli elementi di base della Chimica Generale trattando le proprietà (composizione e struttura) e le trasformazioni della materia. L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio dei fondamenti generali della Chimica e per poter riconoscere e valutare il ruolo delle trasformazioni chimiche e della struttura microscopica della materia nelle applicazioni tecnologiche. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenza dei principi e metodi del bilancio ponderale nelle reazioni chimiche; - conoscenza delle caratteristiche fondamentali delle proprietà degli stati di aggregazione della materia e delle caratteristiche degli equilibri fisici di fase; - conoscenze relative alla termodinamica, all'energetica e ai criteri di spontaneità delle reazioni chimiche; - conoscenza dei fondamenti dell'equilibrio chimico e conoscenza dei processi di ossidoriduzione, dei fenomeni di corrosione e dei processi sfruttati nella produzione e accumulazione dell'energia elettrica tramite pile e accumulatori; - conoscenze relative alla struttura microscopica della materia. Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze aquisite) saranno: - capacità di analizzare e descrivere le principali reazioni chimiche da un punto di vista qualitativo e quantitativo con la capacità di saper eseguire calcoli predittivi in termini ponderali ed energetici; - capacità di valutare materiali e condizioni chimico-fisiche ottimali per evitare fenomeni corrosivi in strutture edili; - capacità di saper predire le principali caratteristiche chimico-fisiche delle varie sostanze in base all'analisi degli elementi costituenti e del legame chimico esistente fra essi. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere e saper applicare gli argomenti e le tecniche descritte nell'insegnamento non è necessario aver sostenuto altri esami. Tuttavia, le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti: Fisica: saper eseguire conversioni dalle unità di misura del sistema cgs al sistema mks; saper eseguire l'analisi dimensionale nell'ambito del Sistema Internazionale di unità di misura (SI) al fine di verificare la plausibilità dei calcoli effettuatii e delle semplici equazioni utilizzate. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso; - esercitazioni in aula volte alla corretta applicazione dei concetti studiati per la risoluzione di esercizi numerici e di problemi pratico-applicativi. Durante tutto il corso si cerca di abituare lo studente a ragionare non solo in maniera qualitativa sui fenomeni studiati, ma anche quantitativamente, valutando le grandezze fisiche e chimiche coinvolte. Questo viene fatto oltre che tramite le lezioni frontali teoriche anche attraverso lo svolgimento in aula di dimostrazioni sperimentali, di esercizi numerici e di discussioni di approfondimento. |
| Altre informazioni | Lezioni frontali: due/tre ore settimanali, comprensive di tutorato con dimostrazioni anche sperimentali in aula ed esercitazioni numeriche (una ora settimanale a seconda delle necessità). L'orario delle lezioni frontali, e l'aula dove esse si svolgeranno, è reperibile collegandosi al seguente indirizzo Web: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/orario-delle-lezioni |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova scritta e un colloquio orale per ciascuno dei due moduli di cui si compone il Corso. Le prove scritte sono costituite da alcuni problemi a stimolo chiuso e risposta chiusa, e/o problemi a stimolo chiuso e risposta aperta. Esse hanno la durata di 1 ora e 30 minuti e sono finalizzate a verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso, ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, iii) l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche, iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. Il colloquio orale consiste in prove colloquio a stimolo aperto con risposta aperta della durata di circa 20-30 minuti, finalizzate ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso; ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni ai problemi chimici e tecnologici proposti riguardanti il programma del corso; iii) l’ autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito teorico-applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse applicazioni chimico-tecnologiche affrontate nel corso, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle prove scritta e orale. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | Unità didattica: Modulo 1 (9 ore) Si affrontano i principi del bilancio ponderale nelle reazioni chimiche. Si studiano quindi le proprietà degli stati di aggregazione della materia, cominciando dallo stato gassoso, e le caratteristiche dei passaggi da uno stato all'altro, sia per sistemi puri, che per miscele di più composti. Unità didattica: Modulo 2 (7 ore) Si studia la termodinamica chimica: si considera il ruolo dell'energia e della statistica microscopica nel determinare le caratteristiche dei passaggi di stato, i criteri di spontaneità delle reazioni chimiche e le caratteristiche degli stati di equilibrio della materia. Unità didattica: Modulo 3 (7 ore) L'equilibrio chimico costituisce l'argomento della terza parte del corso, dove vengono considerate le reazioni in fase gassosa e in soluzione. Si dà speciale enfasi ai processi di ossidazione e riduzione, con il loro coinvolgimento sia nella corrosione, sia nella produzione d'energia elettrica. Unità didattica: Modulo 4 (4 ore) Nell'ultima parte del corso si accenna alla struttura microscopica della materia, cominciando dalla struttura dell'atomo e delle molecole per passare ai vari tipi di legame chimico. |