PRESENTAZIONE E CONTENUTI DEL CORSO
Cds: Ingegneria Civile per l’Ambiente ed il Territorio
Docente: Prof. Roberto PANTANI
Propedeuticità: Chimica, Fisica, Matematica I
Crediti: 6
Anno: II
Semestre: I
Codice: 0612500011
SSD: ING-IND/24
Tipologia: Caratterizzante
Obiettivi formativi: risultati di apprendimento previsti e competenza da acquisire
Il corso ha lo scopo di fornire all’allievo i principi degli equilibri fisici e chimici ed una visione unitaria dei fenomeni di trasporto di energia e materia per permettergli di formulare e risolvere problemi concreti di trasporto di calore e di massa, con enfasi particolare dedicata ai problemi ambientali.
Conoscenze e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
Comprensione della terminologia e della metodologia tipica dell’ingegneria chimica.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding)
Acquisire familiarità la formulazione di bilanci di energia e di materia sia microscopici che macroscopici.
Autonomia di giudizio (making judgements)
Essere in grado di formulare ed applicare i bilanci appropriati al sistema fisico in esame. Semplificare problemi complessi attraverso la scomposizione in problemi più semplici.
Capacità di apprendere (learning skills)
La terminologia e le metodologie apprese durante il corso saranno la base per qualunque successivo approfondimento.
Prerequisiti
Per il proficuo raggiungimento degli obiettivi prefissati sono richieste conoscenze chimiche, fisiche e matematiche di base.
Metodi didattici
L’insegnamento contempla lezioni teoriche ed esercitazioni in aula. Le dispense del corso e alcune esercitazioni svolte saranno disponibili sul sito internet www.polymertechnology.unisa.it
Metodi di valutazione
La valutazione del raggiungimento degli obiettivi prefissati avverrà mediante una prova scritta e colloquio orale.
Contenuto del corso
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Argomenti |
Contenuti specifici |
Ore
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Ore
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Introduzione, unità di misura e terminologia fondamentale |
Il Sistema Internazionale, il sistema anglosassone, unità di uso comune. Il Concetto di mole. Le principali unità di concentrazione: frazioni molari, frazioni massiche e volumetriche, parti per milione, pressioni parziali |
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1 |
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Il concetto generale di bilancio e il bilancio di materia |
Bilancio di massa su sistemi chiusi e aperti in assenza di reazioni chimiche, il termine di accumulo. Il Bilancio di massa su sistemi industriali: separatori e miscelatori. Sistemi con riciclo. La reazione chimica, numeri stechiometrici, grado di avanzamento, reagente limitante. Resa di una reazione. Bilancio su sistemi reagenti: bilancio in moli e termine di generazione. |
4 |
2 |
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Bilancio di energia: il I Principio della Termodinamica |
Il Bilancio di energia su sistemi aperti e chiusi. L'energia Interna e il primo principio della termodinamica. L'entalpia. Il calore specifico a pressione e a volume costante. |
4 |
1 |
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Proprietà volumetriche delle sostanze pure |
Transizioni solido-liquido e liquido-gas. Piani P-V e T-V. Equazione dei Gas Ideali, equazioni cubiche. Principio degli stati corrispondenti, fattore di compressibilità e fattore acentrico |
2 |
1 |
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Effetti termici legati alle trasformazioni |
Calore sensibile e calore latente, Cp medio entalpico, calcolo delle tensioni di vapore e dei calori latenti in funzione della temperatura. Bilancio di energia per sistemi reagenti. Calori standard di formazione. |
2 |
1 |
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II Principio della Termodinamica. |
Entropia. Enunciati del II Principio. Lavoro perso. Energia libera di Gibbs. |
2 |
0 |
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Termodinamica delle miscele |
Poprietà parziali molari; teorema di Gibbs; miscele di gas ideali e miscele ideali. |
2 |
0 |
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Equilibri liquido-vapore |
Miscele ideali e legge di Raoult. Deviazioni dall'idealità e legge di Henry. Azeotropi. Distillazione frazionata e distillazione di equilibrio. |
2 |
1 |
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Equilibri di Reazione |
Equilibri per miscele gassose ideali e liquide ideali; effetto della temperatura e della pressione sugli equilibri di reazione |
3 |
2 |
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Trasporto di calore |
La legge di Fourier per la conduzione. La convezione forzata e libera; il coefficiente di scambio complessivo per pareti piane e pareti cilindriche multistrato; i principali numeri adimensionali; calcolo dei coefficienti di scambio termico. Cenni sullo scambio termico per irraggiamento: la legge di Stefan-Boltzman, il corpo nero e il corpo grigio. Effetto dell’irraggiamento sulle misure di temperatura |
6 |
5 |
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Scambiatori di calore |
Gli scambiatori di calore: configurazione in equi- e in contro- corrente; la differenza di temperatura media logaritmica |
2 |
1 |
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Trasporto di materia |
Legge di Fick, condizioni al contorno, coefficiente di scambio di materia, analogia fra trasporto di calore e materia e suo utilizzo; trasporto combinato di materia e calore |
4 |
2 |
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La cinetica di reazione |
Ordine di reazione. Dipendenza della cinetica di reazione dalla temperatura. Equazione di Arrhenius. |
2 |
1 |
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I reattori ideali |
Reattori ideali: discontinuo, continuamente miscelato e con flusso a pistone. |
3 |
2 |
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Totale Ore |
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40 |
20 |
Testi di riferimento
Fondamenti di Termodinamica dell’Ingegneria Chimica, Rota R., casa editrice Pitagora (2004)
Fenomeni di trasporto, Bird R.B., Steward W.E., Lightfoot E.N., Casa Editrice Ambrosiana (1970)
Ingegneria delle reazioni chimiche, Levenspiel O., Casa Editrice Ambrosiana (1978)
Modalità di frequenza
L’insegnamento è erogato con frequenza obbligatoria.
Lingua di insegnamento
Italiano
Sede e Orario
Il corso è erogato presso la Facoltà di Ingegneria. Si consulti il sito di Facoltà (http://www.ingegneria.unisa.it/) per l’indicazione dell’orario e delle aule.