Prof. Ettore Cirillo
Il corso tratta della termodinamica applicata allo studio della conversione di energia termica in energia meccanica. Sempre dal punto di vista energetico viene affrontato lo studio dei cicli inversi. Vengono, poi, studiati i principi di trasmissione del calore con particolare riferimento allo smaltimento dell’energia termica nei componenti elettronici. Il corso prosegue con lo studio dell’acustica, con particolare riferimento alla propagazione del suono e al controllo dei rumori, della colorimetria e dell’energia solare, con particolare riferimento alla conversione fotovoltaica.
Conoscenze pregresse necessarie sono quelle relative alle nozioni di Analisi Matematica, di Fisica I e II e Chimica. Il corso prevede, oltre alle lezioni teoriche, anche esercitazioni numeriche e di laboratorio. L’esame consiste in una prova orale.
TERMODINAMICA APPLICATA. Generalitą e definizioni: sistemi termodinamici; equilibrio termodinamico; proprietą termostatiche; equazioni caratteristiche; trasformazioni; calore; lavoro; trasformazioni reversibili e irreversibili. Primo principio per sistemi chiusi: energia interna; primo principio come bilancio di energia; entalpia; capacitą termica; calore specifico. Secondo principio per sistemi chiusi: enunciato di Clausius; enunciato di Kelvin-Plank; teorema di Carnot; temperatura termodinamica; entropia; equilibrio termodinamico stabile; piano entropico; relazioni termodinamiche. Sostanze pure: regola delle fasi; tensione di vapore; saturazione; superficie caratteristica p-v-T; diagramma p-v; diagramma T-p; equazione di Clapeyron. Determinazione delle proprietą termostatiche: gas e miscele di gas a comportamento piuccheperfetto e perfetto; diagrammi generalizzati per gas reali; liquidi; vapori saturi; vapori surriscaldati e aeriformi in generale; solidi; diagrammi T-s e h-s. Sistemi aperti: equazione della continuitą; primo e secondo principio; equazione dell'energia meccanica; laminazione; effetto Joule-Thompson; regimi di moto dei fluidi nei condotti; perdite di carico. Macchine termiche: ciclo Rankine, ciclo frigorifero, ciclo Joule, ciclo Diesel. Pompe di calore: ciclo a compressione di vapore, ciclo ad assorbimento. Impianti di compressione. Aria umida: proprietą termodinamiche; temperatura di bulbo umido; trasformazioni elementari; impianti di condizionamento dell’aria.
TRASMISSIONE DEL CALORE. Generalitą e definizioni: leggi fondamentali dello scambio termico; analogia tra flusso termico ed elettrico; resistenza e conduttanza termica. Conduzione: flusso termico monodimensionale; conduzione con generazione; equazione di Fourier, Laplace e Poisson. Irraggiamento: il corpo nero e leggi di Plank, Wien, Stefan-Boltzmann e Kirchoff; caratteristiche di irraggiamento totali e monocromatiche; corpi grigi. Convezione: strato limite; determinazione del coefficiente di scambio termico convettivo; cenni di analisi dimensionale; relazioni tra numeri adimensionali per la convezione forzata e libera. Metodo delle differenze finite. Sistemi alettati. Scambiatori di calore: scambiatori di calore a superficie; equazioni di bilancio; equicorrente e controcorrente. Raffreddamento dei componenti elettronici.
ACUSTICA. Caratteristiche delle onde sonore: natura del suono; onde sonore piane e sferiche; suoni puri e suoni complessi; spettri acustici; campi sonori; sorgenti sonore; grandezze acustiche. Propagazione del suono nello spazio esterno: divergenza delle onde; attenuazioni aggiuntive; barriere acustiche; presenza del suolo; disomogeneitą atmosferiche. Propagazione del suono nei grandi ambienti: assorbimento acustico; materiali fonoassorbenti; campo sonoro diretto e riverberante; tempo di riverberazione. Propagazione del suono tra due o pił ambienti: interazione tra onde sonore e strutture solide; isolamento acustico; potere fonoisolante. Controllo attivo del rumore. Elementi di psicoacustica: caratteristiche della sensazione uditiva; audiogramma normale; caratteristiche acustiche del parlato. Misure acustiche; fonometria; misura di livello sonoro; spettrometria acustica. Vibrazioni: sistemi ad un grado di libertą; isolamento dalle vibrazioni.
ILLUMINOTECNICA. Il fenomeno luminoso: caratteristica della visione. Elementi di fotometria: sensazione visiva; grandezze fotometriche; leggi di Grassmann; sistema normalizzato X-Y-Z e diagramma cromatico. Sorgenti luminose: le lampade.
IMPIANTI PER LA CONVERSIONE FOTOVOLTAICA. Caratteristica della radiazione solare; l'energia solare disponibile; le celle solari; criterio per il dimensionamento degli impianti fotovoltaici connessi con la rete elettrica; gli impianti fotovoltaici autonomi.
Testi di riferimento