69156 - FISICA TECNICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce il linguaggio di base della Fisica ed i concetti essenziali focalizzati sugli aspetti che più attengono l'analisi e le trasformazioni degli alimenti. E' in grado di affrontare gli aspetti fisico-tecnici per la descrizione degli alimenti ed il controllo dei parametri termici delle trasformazioni, di descrivere le principali proprietà fisico-fluidodinamiche degli alimenti, comprendere i processi termici operati sugli stessi e controllare i principi del funzionamento di base degli apparati di misura e trasformazione termica nel settore alimentare e ristorativo.

Contenuti

Modulo 1 – Prof. D’Orazio

Introduzione alla Fisica e alla Fisica Tecnica in particolare: unità di misura, sistema internazionale, grandezze intensive/estensive/specifiche, grandezze vettoriali e grandezze scalari, definizione di posizione, velocità, accelerazione, forza, pressione, energia e potenza, fasi della materia.

Termodinamica applicata ai sistemi chiusi: definizione di sistema, sistema chiuso, sistema aperto, sistema isolato, costituenti di un sistema, proprietà e stato, trasformazione (o processo) e ciclo, stato di equilibrio stabile, processo quasi statico, equilibrio mutuamente stabile, serbatoio di calore, apparato meccanico, ambiente di un sistema, trasformazione adiabatica, primo principio della termodinamica, energia, calore, bilancio di energia, sistemi semplici ed energia interna, entalpia e calori specifici. Macchine cicliche, motrice termica, macchina frigorifera, teorema di Carnot, rendimento di una macchina ciclica.

Termodinamica applicata ai sistemi aperti: elemento di fluido, energia specifica per un elemento di fluido, volume di controllo, bilancio energia per un sistema quasi semplice in moto in regime stazionario, esempi: turbina/compressore adiabatico, scambiatore di calore, valvola di laminazione.

Sistemi semplici monocomponente: equazione di stato, punto critico, diagrammi (p,T) e (p,v), vapori saturi, gas ideali, legge di Joule, processi adiabatico e isotermo di un gas ideale, ciclo di Carnot, ciclo frigorifero.

Miscele di gas: frazione molare, frazione massica, pressione parziale, volume parziale. Miscele di gas ideali: legge Dalton. Miscele di vapore acqueo-aria (aria umida): titolo di vapore, umidità relativa, temperatura di rugiada, diagramma psicrometrico e psicrometro.

Modulo 2 – Prof. Naldi

Cenni di fluidodinamica: elemento di fluido, linea di corrente, moto stazionario, viscosità, fluidi non newtoniani, moto interno/esterno, moti dentro condotti, flusso di Poiseuille, scabrezza media, esperimento di Reynolds, diametro idraulico, regime laminare, regime turbolento, regime di transizione, perdite di carico distribuite/concentrate, diagramma di Moody, calcolo della perdita di carico complessiva.

Trasmissione del calore: equilibrio termodinamico locale, distribuzione di temperatura, trasmissione del calore, conduzione, convezione, irraggiamento, flusso, densità di flusso termico, potenza termica, legge di Fourier, conducibilità termica. Esempi di conduzione stazionaria: parete piana semplice, parete piana composta, analogia elettrica, resistenza termica per conduzione; strato cilindrico semplice, strato cilindrico composto, analogia elettrica.

Convezione forzata, convezione naturale, convezione mista, coefficiente di convezione termica, resistenza termica per convezione, numero di Nusselt, numero di Prandtl, numero di Rayleigh, convezione esterna/interna. Convezione forzata: moto esterno su un lamina piana, moto interno in un condotto circolare. Convezione naturale: lamina piana orizzontale/verticale.

Scambiatori di calore: a immersione, a tubi coassiali, a flussi incrociati. Coefficiente globale di scambio termico. Dimensionamento di uno scambiatore: capacità termica per unità di tempo, differenza di temperatura media logaritmica, efficienza dello scambiatore di calore.

Introduzione allo scambio termico per irraggiamento e alle tecniche di monitoraggio delle colture tramite remote sensing.

Testi/Bibliografia

Dispense e slides fornite dai docenti disponibili su https://virtuale.unibo.it/

Le dispense e le slides contengono tutti gli elementi di teoria e gli esercizi necessari al superamento del corso. Gli studenti sono invitati a scaricarle dal sito https://virtuale.unibo.it/ utilizzando le proprie credenziali istituzionali di Ateneo.

Per un eventuale approfondimento:

Y. A. Çengel, Termodinamica e Trasmissione del Calore, McGraw Hill, 2016

Metodi didattici

Il corso si articola in lezioni frontali in presenza, in cui sono presentate nozioni teoriche alle quali vengono affiancati esercizi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Le conoscenze acquisite saranno verificate mediante una prova scritta, di cui la prima parte è dedicata a verificare le conoscenze relative al Modulo 1 del corso e la seconda parte è dedicata a verificare le conoscenze relative al Modulo 2 del corso.

La prova scritta ha durata 120 minuti ed è composta sia da quesiti che mirano a verificare l'apprendimento delle conoscenze teoriche sia da quesiti che richiedono di risolvere esercizi. In particolare, sia sulla prima parte della prova che sulla seconda parte, sono presenti:

- 2 quesiti di teoria a risposta multipla, ognuno dei quali vale 3 punti se la risposta è corretta, -1 punti se la risposta è sbagliata, 0 punti se non viene segnata alcuna risposta;

- 3 quesiti di teoria a risposta aperta, ognuno dei quali vale 7 punti se la risposta è corretta e 0 punti per ogni risposta non data o sbagliata;

- 1 esercizio da svolgere, che vale 8 punti se la risposta è corretta e 0 punti se la risposta è non data o sbagliata.

Durante l’esame è richiesto l’uso di una calcolatrice scientifica, mentre non è consentito consultare appunti, libri o altro materiale.

La prima parte della prova scritta e la seconda parte vengono valutate separatamente. Il voto comunicato allo studente è ottenuto operando la media aritmetica (eventualmente approssimata per eccesso) dei punteggi conseguiti nelle due parti della prova scritta (quella relativa al Modulo 1 e quella relativa al Modulo 2).

L’esito della prova scritta può risultare: respinto (non sufficiente), se il punteggio complessivo ottenuto (voto medio) è inferiore a 18, oppure sufficiente (con voto da 18 a 30), se il punteggio complessivo è 18 o superiore. Nel caso si sia risposto correttamente e in modo completo a tutte le domande l’esito è 30 e lode ("30L").

Sul sito https://virtuale.unibo.it/ sono scaricabili esempi di prove d’esame. Gli studenti possono consultare l’elenco degli appelli d’esame ed iscriversi sul sito https://almaesami.unibo.it/

Una volta completato l’esame con voto ritenuto soddisfacente, gli studenti devono richiederne la verbalizzazione seguendo le istruzioni presenti sul sito https://virtuale.unibo.it/

Se lo studente si ripresenta ad un appello d'esame, il voto eventualmente ottenuto in precedenza perde ogni valore, cioè viene considerato il voto più recente. Anche in caso di ritiro durante la prova d’esame viene considerato il voto più recente: in questo caso il voto risulterebbe «respinto».

Gli studenti aventi diritto (studenti fuoricorso e laureandi) possono contattare i docenti per concordare un appello d’esame al di fuori delle sessioni ordinarie.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni con ausilio del pc, esposizione di contenuti teorici e svolgimento di esercizi. Dispense e slides fornite dai docenti disponibili su https://virtuale.unibo.it/

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudia Naldi

Consulta il sito web di Dario D'Orazio