L'insegnamento è diviso in due parti, in ognuna delle quali si trattano prima i metodi e le questioni di carattere generale e quindi le applicazioni. Nella prima parte gli studenti sono guidati a comprendere come i cambiamenti nei corpi materiali siano legati e determinati dalla scambi con altri corpi di energia in forma di calore e lavoro. Si introducono le definizioni e i concetti fondamentali, le leggi fenomenologiche e i principi generali che governano questi fenomeni insieme con le loro rappresentazioni matematiche. Successivamente si descrivono le principali tecnologie per la conversione di calore in lavoro e viceversa nei motori e nelle macchine frigorifere, e per controllare il comportamento di miscele di gas, specialmente quelle di aria e vapore acqueo, insieme ai relativi metodi di calcolo. Nella seconda parte si sviluppa dal punto di vista fenomenologico e dei calcoli l'analisi dei meccanismi attraverso i quali si trasferisce l'energia nello spazio e nel tempo come la conduzione di calore, la convezione e la radiazione. Tra le applicazioni fondamentali si studiano gli scambiatori di calore e il trasferimento di calore nelle superfici estese, come le alette di raffreddamento.

Al termine dell'insegnamento lo studente, per quanto attiene alle questioni generali, sarà in grado di comprendere e di esprimere in modo quantitativo come i flussi di energia siano insieme causa ed effetto di tutte le trasformazioni che si constatano nel modo fisico, e come si propaghino nello spazio e nel tempo in forma di calore per conduzione nei solidi, convezione nei liquidi e negli aeriformi e per onde elettromagnetiche nei mezzi trasparenti. Per quanto attiene le conoscenze tecnologiche e peculiari dell'ingegnere, egli saprà distinguere gli elementi fondamentali e calcolare le prestazioni fondamentali dei principali dispositivi per la produzione di energia meccanica - motori a combustione interna e macchine a vapore - e per la refrigerazione - frigoriferi e pompe di calore, e per i più diffusi e importanti tipi di scambiatori di calore, svolgendo calcoli di dimensionamento prima approssimazione.

E' necessario conoscere elementi di analisi matematica (calcolo differenziale e integrale, metodi di soluzione dei tipi più semplici di equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali, algebra delle matrici), fisica (meccanica, dinamica, statica dei fluidi, elettromagnetismo, fisica della materia) e di chimica di base.

TERMODINAMICA APPLICATA Definizione di grandezze e concetti fondamentali: Sistema e stato termodinamico; equilibrio, processi e trasformazioni. Temperatura, calore, lavoro. Proprietà di corpi omogenei: Trasformazioni fondamentali: Isocora, Isobara, Isoterma, Adiabatica, Politropica. Comprimibilità isoterma e adiabatica. I gas ideali. Il lavoro: Lavoro delle forze esterne e delle forze interne. Il lavoro di attrito nei fluidi. L'equazione dell'energia cinetica e il teorema di Bernoulli. Primo principio: Enunciato generale. Energia interna, entalpia, calori specifici: Bilanci di energia. Secondo principio: Macchine termiche. Enunciato generale. entropia, reversibilità e irreversibilità. Ciclo ideale di Carnot. Il teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Le sostanze pure: cambiamenti di stato, equazioni di stato dei gas, gas ideali, equazione di Clapeyron per i vapori, proprietà delle miscele di liquido e vapore. Sistemi aperti o a deflusso: Definizioni e rappresentazioni. Le equazioni fondamentali per i sistemi aperti: conservazione della massa e dell'energia meccanica, primo e secondo principio della termodinamica. Equazione dell'energia utilizzabile per sistemi aperti in condizioni stazionarie e concetto di exergia Concetto di macchina motrice e operatrice. I cicli dei motori a gas. I cicli dei motori a vapore. I cicli inversi a vapore. Miscele di gas e psicrometria: Proprietà delle miscele di gas ideali. Miscele di gas con fluidi incondensabili. Grandezze psicrometriche diagrammi termodinamici dell'aria umida. Trasformazioni psicrometriche. TRASMISSIONE DEL CALORE Introduzione ai modi di trasmissione del calore: Conduzione, convezione e irraggiamento. La conduzione: Equazione generale. La legge di Fourier. Fenomenologia e conduttività termica. Applicazioni: Soluzione di problemi in regime stazionario monodimensionale con e senza generazione di calore La convezione: Proprietà dei fluidi. I tipi di deflusso. Strati limite delle velocità e delle temperature. La legge di Newton nella convezione. Convezione termica, forzata e naturale, nel deflusso interno ed esterno. I principali numeri adimensionali e loro significato fisico. Le principali correlazioni tra numeri adimensionali. Applicazioni a problemi conduttivi-conduttivi: Soluzione del transitorio termico con corpo a zero dimensioni. Raggio critico di isolamento. Superfici estese ed alette: tipologie, analisi alette a sezione costante; efficacia e rendimenti di un'aletta e di un banco alettato Scambiatori di calore: Tipologie. Calcolo dell'andamento della temperatura dei fluidi. Efficienza. I metodi di dimensionamento della differenza di temperatura media logaritmica ed efficienza-NTU. Irraggiamento: Proprietà energetiche della radiazione elettromagnetica. Grandezze caratteristiche, Interazione tra radiazione e superfici, coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione. Il corpo nero. Corpi grigi. Emissività. Scambio di energia per irraggiamento tra corpi neri e grigi, fattori di forma; reti di resistenze equivalenti.

Gli argomenti del corso vengono trattati attraverso delle lezioni che forniscono i fondamenti teorici della materia. Sono poi previste delle esercitazioni nelle quali si analizzano dei casi applicativi inerenti i principali argomenti della teoria, e per i quali si sviluppano le soluzioni numeriche.

• Calì M., Torchio M.F., ELEMENTI DI TERMODINAMICA TECNICA, Clut Editore, Torino • Cavallini A., Mattarolo L., TERMODINAMICA APPLICATA, Cleup Editore, Padova. • Cavallini A., Bonacina C., Mattarolo L., TRASMISSIONE DEL CALORE, Cleup Editore, Padova. • Giaretto V., LEZIONI DI TERMODINAMICA APPLICATA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Clut Editore, Torino. • Giaretto V., ESERCITAZIONI DI TERMODINAMICA APPLICATA e ESERCITAZIONI DI TRASMISSIONE DEL CALORE, Clut Editore, Torino. • APPLICAZIONI DI TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Collana Create, McGraw-Hill Editore, 2019, ISBN 9781307506761 • Torchio M.F., TABELLE DI TERMODINAMICA APPLICATA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Clut Editore, Torino. Ogni docente titolare comunicherà a lezione quali testi seguirà preferenzialmente nel proprio insegnamento

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Le competenze acquisite saranno verificate attraverso una prova scritta dove sono proposti quesiti rispondendo ai quali il candidato deve dimostrare di saper analizzare il problema descritto, individuare una soluzione analitica e arrivare, quando richiesto, al risultato numerico corretto e corredato dalle coerenti unità di misura. I quesiti riguardano tutto il programma svolto durante l’insegnamento e possono richiedere di saper usare in modo appropriato equazioni, tabelle e diagrammi termodinamici. Il candidato deve anche essere in grado di tracciare schemi impiantistici, disegnare le trasformazioni sui diagrammi e saper scrivere e applicare correttamente le leggi generali della termodinamica e della trasmissione del calore. Per lo svolgimento dei calcoli è necessaria una calcolatrice scientifica. L'esame consisterà in una prova scritta caratterizzata sia da domande a risposta chiusa (scelta multipla tra più risposte di cui solo una corretta) e sia da esercizi numerici analoghi a quelli svolti durante le esercitazioni in aula che avranno lo scopo di verificare le competenze di cui sopra. Le valutazioni saranno espresse in trentesimi e l’esame sarà superato se la votazione riportata è di almeno 18/30. Per ogni quesito saranno riportati i punteggi relativi e il voto massimo conseguibile sarà pari a 32 (corrispondente a 30 e lode). In base alla lunghezza dei calcoli richiesti la durata potrà variare da un minimo di 1,5 h ad un massimo di 2 h. Il tempo complessivo sarà comunicato all’inizio della prova. I risultati dell’esame verranno comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti potranno visionare la prova svolta e chiedere chiarimenti.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Le competenze acquisite saranno verificate attraverso una prova scritta dove sono proposti quesiti rispondendo ai quali il candidato deve dimostrare di saper analizzare il problema descritto, individuare una soluzione analitica e arrivare, quando richiesto, al risultato numerico corretto e corredato dalle coerenti unità di misura. I quesiti riguardano tutto il programma svolto durante l’insegnamento e possono richiedere di saper usare in modo appropriato equazioni, tabelle e diagrammi termodinamici. Il candidato deve anche essere in grado di tracciare schemi impiantistici, disegnare le trasformazioni sui diagrammi e saper scrivere e applicare correttamente le leggi generali della termodinamica e della trasmissione del calore. Per lo svolgimento dei calcoli è necessaria una calcolatrice scientifica. L'esame consisterà in una prova scritta caratterizzata sia da domande a risposta chiusa (scelta multipla tra più risposte di cui solo una corretta) e sia da esercizi numerici analoghi a quelli svolti durante le esercitazioni in aula che avranno lo scopo di verificare le competenze di cui sopra. Le valutazioni saranno espresse in trentesimi e l’esame sarà superato se la votazione riportata è di almeno 18/30. Per ogni quesito saranno riportati i punteggi relativi e il voto massimo conseguibile sarà pari a 32 (corrispondente a 30 e lode). In base alla lunghezza dei calcoli richiesti la durata potrà variare da un minimo di 1,5 h ad un massimo di 2 h. Il tempo complessivo sarà comunicato all’inizio della prova. I risultati dell’esame verranno comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti potranno visionare la prova svolta e chiedere chiarimenti.