Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Le proprietà dei materiali derivano dalle loro strutture microscopiche. Per capire appieno la natura delle varie proprietà sensibili alla microstruttura dei materiali ingegneristici è necessario analizzare le modalità con cui una microstruttura si sviluppa. Pertanto il corso ambisce a fornire gli strumenti per la comprensione delle trasformazioni dei materiali, introducendo le nozioni di base della termodinamica classica per i sistemi condensati (liquidi e solidi) e i concetti introduttivi della termodinamica statistica. Questi strumenti teorici vengono applicati a sistemi reali con l'obiettivo di identificare i fattori che determinano le trasformazioni dei materiali e le loro proprietà. Uno degli strumenti importanti in questa analisi è il diagramma di fase, che è una mappa che impareremo a leggere in questo corso e che ci aiuterà a rispondere alla domanda: quale microstruttura dovrebbe esistere ad una data temperatura per una data composizione di un materiale?

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Il corso ambisce a fornire gli strumenti per la comprensione delle trasformazioni dei materiali, introducendo le nozioni di base della termodinamica classica per i sistemi condensati (liquidi e solidi) e i concetti introduttivi della termodinamica statistica. Questi strumenti teorici vengono applicati a sistemi reali con l'obiettivo di identificare i fattori che determinano le trasformazioni dei materiali e le loro proprietà.

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà essere in grado di: - applicare il concetto di equilibrio termodinamico per sistemi monocomponente e multicomponente, facendo uso dei principi e delle relazioni della termodinamica classica; - comprendere il comportamento dei materiali su scala microscopica introducendo i concetti della termodinamica statistica; - analizzare gli effetti di capillarità sugli equilibri di fase- leggere i diagrammi di stato a due componenti e ricavarne le informazioni necessarie: solubilità, riconoscimento delle fasi presenti sia in termini di quantità che di composizione, collocazione delle transizioni di fase; - utilizzare i diagrammi di stato e i concetti di nucleazione e crescita per capire le microstrutture che si formano; - utilizzare i diagrammi di stato per capire la logica dei trattamenti termici dei materiali metallici; - definire i composti e le fasi intermedie.

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà essere in grado di: - applicare il concetto di equilibrio termodinamico per sistemi monocomponente e multicomponente, facendo uso dei principi e delle relazioni della termodinamica classica - comprendere il comportamento dei materiali su scala microscopica introducendo i concetti della termodinamica statistica, per esempio per valutare la conformazione di equilibrio di materiali polimerici o il numero di vacanze in un materiale cristallino - sapere costruire un diagramma di fase per sistemi bicomponenti =a partire dalla conoscenza delle curve di energia di miscelazione - analizzare gli effetti di capillarità sugli equilibri di fase

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Lo studente deve possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi matematica e basi di Scienza e Tecnologia dei Materiali

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Lo studente deve possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi matematica e basi di Scienza e Tecnologia dei Materiali

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Si introduce la termodinamica della miscelazione individuando le condizioni di miscibilità tra componenti, definendo i concetti di miscele ideali e reali per le fasi condensate. Si introdurranno i concetti di potenziale termodinamico e di energia libera di miscelazione per miscele ideali e reali (7 h). Si introdurranno semplici modelli per i sistemi reali, definendo l'attività dei componenti e le grandezze termodinamiche in eccesso (3 h). Si introdurrà la termodinamica statistica, con esempi di applicazione alla scienza dei materiali, ad esempio: numero di difetti di equilibrio in un solido, teoria atomistica delle soluzioni (3 h) Si analizzeranno sistemi bicomponenti in termini di miscibilità, introducendo il concetto di lacuna di miscibilità e decomposizione spinodale(4h). Si studieranno gli effetti del grado di suddivisione del sistema sulle trasformazioni termodinamiche, facendo riferimento ai fenomeni di capillarità (3 h). Si approfondisce il tema dei diagrammi di stato (DDS) a due componenti tipici della scienza e tecnologia dei materiali fondamentali per capire le fasi e le microstrutture che si formano (6h) e il tema della nucleazione crescita delle nuove fasi (1.5h). Inoltre verranno svolte delle esercitazioni in aula per imparare a leggere e a utilizzare i diagrammi di stato a due componenti (4.5h) analizzando anche casi applicativi (8h) quali: - DDS Fe-C per le leghe ferrose - DDS quali Al-Si, Al-Cu, Ni-Al, Ti-Al per le leghe rinforzate con sola soluzione solida o anche con precipitazione di seconde fasi e per le leghe di tipo intermetallico. - Utilizzo dei DDS per i trattamenti termici: solubilizzazione ed invecchiamento - DDS a due componenti di materiali ceramici

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Si introdurranno i principi della termodinamica classica per la valutazione dello stato termodinamico di sistemi semplici e gli scambi energetici tra sistema ed ambiente. Si introdurranno i bilanci energetico ed entropico per sistemi chiusi ed aperti. Si introdurranno i concetti di potenziale termodinamico e di energia libera di miscelazione per miscele ideali e reali. Si introdurranno semplici modelli per i sistemi reali, definendo l'attività dei componenti e le grandezze termodinamiche in eccesso. Si introdurrà la termodinamica statistica, con esempi di applicazione alla scienza dei materiali, ad esempio: numero di difetti di equilibrio in un solido, teoria atomistica delle soluzioni. Si analizzeranno sistemi bicomponenti in termini di miscibilità, introducendo il concetto di lacuna di miscibilità e decomposizione spinodale. Si studieranno gli effetti del grado di suddivisione del sistema sulle trasformazioni termodinamiche, facendo riferimento ai fenomeni di capillarità.

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Si introdurranno i concetti di potenziale termodinamico e di energia libera di miscelazione per miscele ideali e reali (7 h). Si introdurranno semplici modelli per i sistemi reali, definendo l'attività dei componenti e le grandezze termodinamiche in eccesso (3 h). Si introdurrà la termodinamica statistica, con esempi di applicazione alla scienza dei materiali, ad esempio: numero di difetti di equilibrio in un solido, teoria atomistica delle soluzioni (3 h) Si analizzeranno sistemi bicomponenti in termini di miscibilità, introducendo il concetto di lacuna di miscibilità e decomposizione spinodale (4h) . Si studieranno gli effetti del grado di suddivisione del sistema sulle trasformazioni termodinamiche, facendo riferimento ai fenomeni di capillarità (3 h)

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

L'insegnamento è composto da lezioni teoriche (27.5 ore), esercitazioni pratiche di calcolo svolte in aula relative a semplici applicazioni di quanto trattato a lezione (4.5 ore) e analisi in aula di casi applicativi di utilizzo dei diagrammi di stato a due componenti riferiti a materiali differenti (8h)

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

L'insegnamento è composto da lezioni teoriche (27.5 ore) , esercitazioni pratiche di calcolo svolte in aula relative a semplici applicazioni di quanto trattato a lezione (4.5 ore) e analisi in aula di casi applicativi di utilizzo dei diagrammi di stato a due componenti riferiti a materiali differenti (8h)

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Verranno messe a disposizione le slides delle lezioni. Per la termodinamica dei materiali si farà riferimento ai testi: - R-T. DeHoff, Thermodynamics in materials Science, McGraw-Hill - D.V.Ragone, Termodinamica dei materiali, Casa Editrice Ambrosiana Per quanto riguarda il tema della nucleazione e crescita si suggerisce il seguente testo: - W.D. Callister “Scienza e Ingegneria dei Materiali una Introduzione” EDISES Per quanto riguarda i diagrammi di stato a due componenti i seguenti testi sono molto simili tra loro: - W.D. Callister “Scienza e Ingegneria dei Materiali una Introduzione” EDISES - W.F. Smith “Scienza e Tecnologia dei Materiali” McGraww-Hill - J.F. Shackelford “Scienza e Ingegneria dei Materiali” Pearson Paravia

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Verranno messe a disposizione le slides delle lezioni. Per la termodinamica dei materiali si farà riferimento ai testi: - R-T. DeHoff, Thermodynamics in materials Science, McGraw-Hill - D.V.Ragone, Termodinamica dei materiali, Casa Editrice Ambrosiana

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Slides; Libro di testo; Video lezioni tratte da anni precedenti;

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Dispense; Libro di testo; Esercizi risolti;

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);

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Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Scienza e tecnologia dei materiali II)

Exam: Written test;

Termodinamica per l'ingegneria e Scienza e tecnologia dei materiali (Termodinamica per l'ingegneria dei materiali)

Exam: Written test; Optional oral exam;

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L’esame sarà svolto in modalità scritta e avrà una durata di 1.5 h. Non sarà consentito l’uso di appunti o la consultazione di testi durante l’esame. E' consentito l'uso della calcolatrice. La prova scritta si compone di 3 domande aperte di teoria e 1 esercizio sui diagrammi di stato. Verrà caricato sul portale didattica un esempio di prova di esame.

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L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. Il voto finale sarà composto dalla valutazione del modulo di Termodinamica per l'Ingegneria dei Materiali (con peso 80%) e del modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali (con peso 20%). - Al termine del modulo del primo semestre di Termodinamica per l'Ingegneria dei Materiali (60 ore), lo studente potrà sostenere una prova scritta con risoluzione di alcuni problemi numerici (durata 2 ore) e un questionario composto da 6 domande a risposta multipla (durata 15 minuti) relativa agli argomenti trattati durante la prima parte dell'insegnamento. Tale prova scritta sarà volta ad accertare la capacità dello studente di applicare in termini quantitativi, con la risoluzione di problemi numerici, gli argomenti trattati durante le lezioni frontali e le esercitazioni in aula e a verificare, per tramite del questionario, l'apprendimento dei principi teorici. Durante la prova scritta non sarà ammessa la consultazione di materiale didattico, sarà invece ammesso l'utilizzo della calcolatrice scientifica. La prova orale è facoltativa riservata solo a coloro che hanno ricevuto un punteggio di 21/30 alla prova scritta. Durante la prova orale si accerteranno la comprensione degli argomenti trattati durante le lezioni frontali. Per chi non sostiene la prova orale, il punteggio massimo ottenibile per il modulo di Termodinamica per l'Ingegneria dei Materiali del primo semestre è pari a 27/30. - Al termine del modulo di Termodinamica per l'Ingegneria dei Materiali del secondo semestre (20 ore), lo studente potrà sostenere una prova scritta della durata di 1 ora con risposta aperta a 2 quesiti teorici relativi agli argomenti trattati nel relativo modulo. Durante la prova non sarà possibile la consultazione di materiale didattico. Non sarà necessario l'uso della calcolatrice. Il voto massimo conseguibile per il secondo modulo è di 30/30 e non è prevista la prova orale.

Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.