Portale di Ateneo - Unibs.it Portale di Ateneo - Unibs.it

Termodinamica: fondamenti
Definizioni di sistema, proprietà, stato di un sistema, cambiamento di
stato, interazione fra sistemi, processo, processo meccanico, processo
reversibile, processo stazionario. Prima legge della termodinamica.
Energia: additività, scambio per interazione, conservazione, equazione
di bilancio. Definizioni di stato di non-equilibrio e di equilibrio, tipi di
equilibrio. Seconda legge della termodinamica. Disponibilità adiabatica.
Energia disponibile rispetto ad un serbatoio. Entropia: additività,
scambio per interazione, non-decrescita, equazione di bilancio,
generazione per irreversibilità. Interazioni fra sistemi: lavoro, calore,
flusso di massa, altri tipi di non-lavoro.

Termodinamica: stati di equilibrio stabile
Relazione fondamentale fra energia, entropia, volume e quantità di
costituenti. Temperatura, pressione, potenziali totali dei costituenti.
Funzioni caratteristiche: energia libera di Gibbs, di Helmholtz, entalpia;
relazioni di Maxwell.

Termodinamica: sistemi semplici
Stati omogenei ed eterogenei, fasi, regola delle fasi. Sistemi
monocomponenti: stati bifase, diagrammi u-s-v, T-s, h-s, p-v, T-p.
Comportamenti ideali: liquido e solido incomprimibile ideale, gas ideale
e perfetto. Equazioni di stato e legge degli stati corrispondenti. Sistemi
multicomponenti: miscele di gas ideali, proprietà dell'aria umida.

Termodinamica: sistemi aperti
Stati di flusso di massa ed interazione di tipo flusso di massa. Scambi di energia ed entropia in un interazione di tipo flusso di massa. Lavoro di pulsione. Equazioni di bilancio per sistemi aperti: massa, energia, entropia.

Componenti delle macchine termiche e sistemi energetici
Macchine termiche a ciclo diretto ed indiretto: motore termico, frigorifero, pompa di calore. Rendimento termico, COP, efficienza termodinamica.
Pompe, compressori, turbine, scambiatori, ebollitori, condensatori.
Cicli del fluido di lavoro nei sistemi energetici classici: Rankine, Joule-Brayton, Rankine inverso.
Efficienza termodinamica di un sistema di conversione energetica. Concetto di exergia. Criteri per
una corretta allocazione dei consumi energetici in un impianto di cogenerazione.

Introduzione allo scambio termico
Modello di mezzo continuo in equilibrio termodinamico locale. Campo di
temperatura. Equilibrio termico. Flusso termico specifico. Modi di
scambio termico.

Scambio termico per conduzione
Legge di Fourier. Equazione generale della conduzione e sue forme
speciali. Condizioni al contorno e iniziali. Integrazione in geometria
piana e cilindrica con e senza sorgenti termiche in regime stazionario e
variabile. Diffusività ed effusività termica. Numeri di Biot e di Fourier.
Diagrammi di Heisler.

Scambio termico per irraggiamento
Intensità di radiazione. Potere emissivo. Energia ed entropia della
radiazione elettromagnetica in stati di equilibrio stabile. Radiazione di
corpo nero. Legge di Planck. Legge e costante di Stefan-Boltzman.
Emissività di una superficie. Proprietà radiative dei corpi: assorbimento,
riflessione e trasmissione. Scambio radiativo fra superfici nere e grigie.
Fattori di vista. Schermi radiativi