FISICA TECNICA AMBIENTALE (CFU 5)

DOCENTE: Franco Cotana

OBIETTIVI: Fornire agli allievi le basi teoriche nei tradizionali filoni della Fisica Tecnica: Trasmissione del Calore, Termodinamica, Acustica, Illuminotecnica. Sono approfondite tematiche connesse con la conservazione e la valorizzazione delle opere d’arte.

CONTENUTI: Unità didattica: Termodinamica Applicata (14 ore) I principi della termodinamica. Diagrammi di stato e proprietà della materia. Moto dei fluidi. Macchine frigorifere. Diagramma psicrometrico e condizionamento dell'aria. Il benessere termoigrometrico. Condizioni ottimali di conservazione delle opere d’arte; cause di degrado. Impianti di condizionamento e filtrazione dell’aria. Unità didattica: Complementi ed applicazioni di trasmissione del calore (10 ore) Conduzione, convezione, irraggiamento ed adduzione. Applicazioni: trasmittanza di pareti, bilanci termici in regime stazionario e periodico stabilizzato; scambiatori di calore; distribuzione di fluidi termovettori. Materiali termoisolanti. Effetto serra. Pannelli solari. Unità didattica: Elementi di Acustica Applicata (8 ore) L'orecchio e la sensazione uditiva. Grandezze acustiche. Psicoacustica e scale di sensazione. Acustica degli ambienti chiusi. Il fenomeno della riverberazione. Materiali fonoassorbenti e fonoisolanti. Acustica architettonica. Progettazione acustica di sale. Misure di acustica. Indici di valutazione del disturbo da rumore. Inquinamento acustico. Protezione dal rumore. Unità didattica: Tecnica dell'Illuminazione (8 ore) L'occhio e la sensazione visiva. Elementi di fotometria e grandezze fondamentali. La curva di visibilità. Sorgenti luminose artificiali. Criteri di progettazione in ambiente interno ed esterno. Illuminazione naturale. Illuminazione di opere d’arte. TESTI CONSIGLIATI:

1) M. Felli, Lezioni di Fisica Tecnica 1: Termofluidodinamica, Macchine, Impianti. Nuova edizione a cura di Francesco Asdrubali - Morlacchi editore, edizione 2004

2) M. Felli, Lezioni di Fisica Tecnica 2: Trasmissione del Calore, Acustica, Tecnica dell’illuminazione. Nuova edizione a cura di Cinzia Buratti - Morlacchi editore, edizione 2004.

MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO: La verifica del profitto consiste in una prova scritta (durata 60 minuti) e in una prova orale (durata circa 30 minuti).

Fisica Tecnica Ambientale (5 CFU) Mauro Felli - Lezioni di Fisica Tecnica 1: Termofluidodinamica, macchine, impianti

Capitolo Paragrafo Capitolo 1 FONDAMENTI DI TERMODINAMICA

1.1 Principi della Termodinamica 1.2 Sistemi e grandezze termodinamiche 1.3 Equilibrio, trasformazioni 1.4 Sistemi omogenei ed eterogenei. Regola delle fasi 1.5 Piano di Clapeyron: isoterme di un gas perfetto 1.6 Piano di Clapeyron: lavoro di un sistema chiuso 1.7 L’equlibrio termico. Principio Zero della Termodinamica 1.9 Primo principio della Termodinamica 1.11 Macchine: generalità, classificazione 1.12 Secondo Principio della Termodinamica 1.14 Equazione di Clausius. Entropia 1.15 Piano entropico 1.18 Relazioni Matematiche fra le Grandezze di Stato

Capitolo 2 PROPRIETÀ DELLA MATERIA

2.1 Stati di aggregazione 2.2 Diagramma di stato di una sostanza pura 2.3 Diagramma P-T; superficie P-T-v 2.4 Proprietà dei miscugli liquido-vapore 2.5 I gas perfetti 2.6 Il fluido di Van der Waals e la Legge degli Stati Corrispondenti

Capitolo 3 SISTEMI TERMODINAMICI APERTI

3.1 Definizioni 3.2 Energia totale di una massa fluida 3.6 Deduzione diretta dell’equazione dell’energia in regime stazionario 3.7 Applicazioni dell’equazione dell’energia 3.9 Equazione di continuità 3.10 Equazione di Bernouilli

Capitolo 4 MOTO DEI FLUIDI

4.1 Lo studio del moto dei fluidi 4.2 Proprietà dei fluidi in movimento 4.3 Condizioni di moto di un fluido viscoso 4.4 Moto relativo fra un fluido viscoso ed un solido in esso immerso: descrizione qualitativa 4.5 Moto di un fluido all’interno di tubazioni 4.6Valutazione delle perdite di carico ripartite 4.7 Valutazione delle perdite di carico concentrate

Capitolo 8 MACCHINE FRIGORIFERE

8.2 Macchine a compressione: elementi termodinamici 8.3 Ciclo di Rankine inverso e schema di funzionamento 8.5 Parametri di lavoro della macchina a compressione

Capitolo 9 CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA

9.1 L’aria atmosferica 9.2 Definizione delle grandezze psicrometriche 9.3 Il Diagramma Psicrometrico 9.5 Lo Psicrometro 9.6 Il benessere termoigrometrico e le condizioni di progetto interne degli impianti di condizionamento 9.7 Processi psicrometrici 9.8 Trattamenti dell’aria 9.9 Descrizione di un condizionatore 9.10 La regolazione a punto fisso 9.11 Impianti a tutt’aria

Fisica Tecnica Ambientale (5 CFU) Mauro Felli - Lezioni di Fisica Tecnica 2: Trasmissione del Calore, Acustica, Tecnica dell’illuminazione

Capitolo Paragrafo Capitolo 1 MODALITÀ DI TRASMISSIONE DEL CALORE

1.1 Il calore 1.2 Conduzione 1.3 Convezione 1.4 Irraggiamento 1.5 Problemi complessi di trasmissione del calore

Capitolo 2 CONDUZIONE

2.1 Campi termici 2.2 Postulato di Fourier 2.3 Equazione di Fourier 2.4 Conducibilità termica e materiali 2.5 Parete piana in regime stazionario 2.6 Parete piana multistrato in regime stazionario

Capitolo 3 CONVEZIONE

3.1 Il fenomeno della convezione 3.2 Lo strato limite 3.3 Il coefficiente di convezione 3.4 Convezione naturale e convezione forzata 3.5 Il Metodo dell’analisi dimensionale 3.7 Significato fisico dei parametri adimensionali

Capitolo 4 IRRAGGIAMENTO

4.1 Le proprietà dell’energia raggiante 4.2 Interazione fra l’energia raggiante e una lastra piana 4.3 La costante di assorbimento 4.4 Emissione dei corpi solidi e liquidi 4.5 Il principio di Kirchhoff e il Corpo Nero 4.6 Le leggi del corpo nero 4.7 Proprietà radianti dei corpi 4.8 Effetto serra

Capitolo 5 APPLICAZIONI: INGEGNERIA CIVILE

5.1 Adduzione 5.2 Trasmittanza di una parete 5.3 Pareti con intercapedine 5.4 Parete opaca esposta ad irraggiamento solare 5.5 Bilancio termico di una parete vetrata semplice 5.6 Materiali termoisolanti

Fisica Tecnica Ambientale (5 CFU) Mauro Felli - Lezioni di Fisica Tecnica 2: Trasmissione del Calore, Acustica, Tecnica dell’illuminazione

Capitolo Paragrafo Capitolo 8 ACUSTICA FISICA

8.1 L’Acustica e la Fisica Tecnica 8.2 Grandezze acustiche 8.3 Spettri acustici 8.4 La propagazione del suono 8.5 I materiali fonoassorbenti

Capitolo 9 ELEMENTI DI PSICOACUSTICA

9.1 L’organo dell’udito 9.2 La sensazione auditiva e la nascita delle scale fonometriche 9.4 L’Audiogramma normale di Fletcher e Munson

Capitolo 10 ELEMENTI DI INGEGNERIA ACUSTICA

10.1 L’acustica degli ambienti confinati 10.2 La riverberazione 10.3 Qualità acustica di una sala 10.4 Progettazione e correzione acustica degli ambienti chiusi

Capitolo 11 ELEMENTI DI FOTOMETRIA

11.1 L’organo della vista 11.2 La curva di visibilità 11.3 Metodi per la costruzione della curva di visibilità 11.4 Definizione delle grandezze fotometriche

Capitolo 12 SORGENTI DI LUCE

12.1 Notizie storiche 12.2 Caratteristiche principali di una sorgente luminosa 12.3 Lampade a filamento 12.4 Lampade a scarica (solo fino a pagina 319)

Capitolo 13 ELEMENTI DI INGEGNERIA DELL’ILLUMINAZIONE

13.1 Il progetto illuminotecnico 13.2 Ambienti chiusi: metodo del flusso totale 13.3 Ambienti aperti: illuminazione delle strade 13.4 Illuminazione naturale