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Fisica Tecnica (MECC) (A/L)
Engineering Physics
Fabio Polonara

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo I
Lingua ITA

Prerequisiti
Limiti, derivate, differenziali, integrali, equazioni differenziali in una variabile; elementi di struttura della materia; leggi della meccanica e dell'elettromagnetismo.

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base sulla termodinamica applicata e la trasmissione del calore. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti di analisi matematica e fisica, permetteranno di arricchire le conoscenze nel campo della termofluidodinamica, delle macchine a fluido e dei sistemi termici, in modo che lo studente acquisisca una chiara consapevolezza del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con un chiaro richiamo agli aspetti propriamente connessi con i sistemi e le tecnologie di produzione, trasporto e uso dell’energia e della progettazione di macchine e sistemi energetici.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Al fine di applicare i concetti fondamentali per una formazione ingegneristica di base nel campo industriale appresi durante lo studio, lo studente dovrà saper effettuare analisi di componenti e di semplici sistemi termici al fine di valutare le prestazioni energetiche di macchine a fluido e termiche e scegliere le soluzioni più idonee in relazione all'utilizzazione. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. capacità di condurre analisi di primo principio sui componenti di macchine e sui sistemi operanti sui cicli termodinamici diretti ed inversi; 2. capacità di condurre analisi sulla trasmissione del calore in sistemi semplici operanti in regime stazionario con il metodo dell’analogia elettrica
COMPETENZE TRASVERSALI:
La capacità di risolvere problemi numerici contribuirà a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva dalla consapevolezza delle proprie competenze, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni dello studente.

Programma
Contenuti (54 ore): Generalità sulla termodinamica applicata ed elementi di termometria. Termodinamica degli stati. I diagrammi termodinamici. Vapori, gas ideale, sostanze incomprimibili. Primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi e per sistemi aperti. Applicazione a macchine operatrici e motrici e ad apparati di uso pratico. Secondo principio della Termodinamica. Postulati di Clausius e di Kelvin. Cicli Termodinamici motori e frigoriferi. Ciclo di Carnot diretto e inverso. Entropia. Cicli termodinamici diretti a gas ed a vapore. Cicli termodinamici a semplice compressione di vapore. Termodinamica dell'aria umida: grandezze e trasformazioni principali. Meccanismi di scambio termico. Conduzione termica in regime stazionario. Analogia elettrica e modello resistivo. Convezione termica. Regimi di flusso. Gruppi adimensionali e correlazioni di uso pratico. Irraggiamento termico. Radiazione da corpo nero e da superfici reali. Scambio termico tra corpi neri, corpi grigi e in cavità. Meccanismi combinati di scambio termico. Trasmittanza di pareti e condotti. Scambiatori di calore Esercitazioni in aula (18 ore): esercizi numerici sugli argomenti trattati a lezione, attinenti le applicazioni tecnologiche oggetto del corso.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione del livello di apprendimento consiste in una prova scritta divisa in due parti: Nella prima parte lo studente deve risolvere 4 esercizi numerici relativi alle applicazioni tecnologiche che sono stati trattate a lezione. Nella seconda parte lo studente deve rispondere a 4 domande su argomenti teorici scelti tra quelli esposti a lezione. Il tempo a disposizione per la prova nel suo complesso è di 120 minuti. A valle di questa prova, lo studente che abbia ottenuto una valutazione (sufficiente o insufficiente che sia) deve sostenere una ulteriore prova orale nella quale vengono discussi gli argomenti trattati a lezione.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento lo studente deve dimostrare, attraverso le prove descritte più sopra, di avere assimilato le nozioni contenute nel programma e di essere capace di risolvere correttamente esercizi numerici (del tipo di quelli svolti nelle esercitazioni in aula) attinenti le applicazioni tecnologiche oggetto del corso.

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
I 4 esercizi di tipo numerico vengono valutati con un punteggio massimo complessivo di 60 punti su 100 (ad ogni esercizio viene attribuito un voto massimo compreso tra 10 e 20 punti, con somma totale pari a 60). Le 4 domande teoriche vengono valutate con un punteggio massimo complessivo di 40 punti su 100 (ad ogni domanda viene attribuito un voto massimo pari a 10).

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
Il voto in centesimi, ottenuto sommando il voto acquisito in ogni esercizio e/o domanda, viene riportato in trentesimi. Per ottenere la valutazione dell'esame è necessario conseguire un punteggio minimo di 14/30. Chi ottiene una valutazione inferiore alla sufficienza può chiedere comunque di sostenere la prova orale (nella stessa sessione o in una sessione successiva). Il punteggio finale è una media pesata tra il voto dello scritto (peso 70) e il voto dell'orale (peso 30). La lode viene attribuita a chi, oltre ad ottenere il punteggio massimo, dimostra una particolare padronanza della materia.

Testi consigliati
Y.A.Çengel, Termodinamica e trasmissione del Calore, (Terza edizione), McGraw-Hill, 2009 - Cesini, Latini, Polonara, Fisica Tecnica, CittàStudi, 2016

Corsi di laurea

• Ingegneria Meccanica (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))