10427 - FISICA TECNICA AMBIENTALE

Conoscenze e abilità da conseguire

Gli studenti acquisiranno una conoscenza di base dei principi della Termodinamica macroscopica classica e della loro estensione ai sistemi aperti. Gli studenti impareranno a calcolare le proprietà dell'aria atmosferica, a lavorare con le sue trasformazioni  e ad applicarle al condizionamento ambientale degli edifici.
Gli studenti acquisiranno una conoscenza di base dei meccanismi della Trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento. Impareranno a dimensionare l'isolamento termico degli edifici. In un ottica rivolta alle applicazioni ingegneristiche, saranno in grado di affrontare correttamente problemi di scambio termico e di conversione di varie forme di energia.

Gli studenti acquisiranno inoltre una conoscenza di base dell'Acustica Applicata ed una panoramica delle principali applicazioni: acustica ambientale e valutazioni d'impatto delle infratrutture di trasporto e degli insediamenti idustriali; acustica degli edifici; qualità del suono e acustica delle sale. Fanno parte integrante dell'insegnamento conoscenze sulla strumentazione di misura, sulle norme tecniche italiane ed internazionali, sulla legislazione di settore.

Contenuti

1. TERMODINAMICA

1.1 Introduzione.
Introduzione alla Termodinamica.
Principio zero della Termodinamica.
Definizione di temperatura e scale di temperatura.

1.2 Primo e secondo principio.
Primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi.
Secondo principio della Termodinamica per sistemi chiusi:
enunciati di Kelvin-Planck, di Clausius e loro equivalenza.
Macchine di Carnot.
Irreversibilità dei fenomeni naturali.
Entropia e lavoro perduto. Temperatura termodinamica. .

1.3 Sistemi aperti.
Bilanci di massa per sistemi aperti.
Bilanci di energia per sistemi aperti.
Esempi di interesse applicativo.
Perdite di carico. Formula dei camini.

1.4 Sostanze pure, diagrammi e cicli.
Superficie p-v-T per le sostanze pure. Regola delle fasi di Gibbs.
Vapori saturi. Diagrammi termodinamici.
Ciclo Rankine. Ciclo frigorifero. Pompe di calore.

1.5 Miscele d'aria e vapor d'acqua.
Descrizione delle miscele d'aria e vapor d'acqua.

Trasformazioni psicrometriche.
Cenni di condizionamento ambient ale .
Misure di grado igrometrico.

2. TRASMISSIONE DEL CALORE

2.1 Conduzione.
Legge di Fourier. Equazione di Fourier.
Soluzioni in regime stazionario: strato piano, strato cilindrico.
Raggio critico.
Analogia elettrica. Ponti termici.
Misure di conduttività termica.
Materiali per l'isolamento termico.

2.2 Convezione.
Coefficiente di convezione.
Analisi dimensionale e similitudine.
Convezione forzata, naturale e mista.
Raffreddamento di un corpo per convezione naturale.
Strato limite dinamico e termico.

2.3 Irraggiamento.
Definizioni di base. Corpi neri e corpi grigi.
Leggi di Stefan-Boltzmann, di Planck, di Wien, di Lambert, di Kirchhoff.
Scambio di energia tra superfici completamente affacciate e parzialmente affacciate.
Irraggiamento solare.

2.4 Contemporanea presenza di diverse modalità di scambio.
Coefficiente globale di scambio termico.
Scambiatori di calore.

2.5 Termoigrometria.
Bilancio termoigrometrico delle strutture edilizie.

Rischio di formazione di condensa nelle strutture edilizie.
Diagramma di Glaser.

3. ACUSTICA APPLICATA

3.1 Acustica fisica.
Il fenomeno sonoro. Principali grandezze acustiche.
Velocità del suono nei vari mezzi.
Onde piane, sferiche, cilindriche, stazionarie.

3.2 Acustica psicofisica (cenni).
Sistema uditivo umano.
Disturbo e danno da rumore.

3.3 Livelli sonori decibel e spettri.
Scala dei decibel.
Filtri di (1/n di) ottava.
Curve di ponderazione in frequenza.
Metrica dei livelli sonori.
Misuratori di livello sonoro.
Cenni all'analisi di Fourier.

3.4 Rumore in ambiente esterno.
La propagazione sonora in ambiente esterno.
Barriere acustiche.
Leggi e norme tecniche.
Rumore da impianti industriali. Rumore da traffico stradale, ferroviario, aereo.

3.5 Acustica edilizia.
Isolamento acustico: leggi fondamentali.
Leggi e norme tecniche.
Valutazione delle prestazioni acustiche dell'edificio nel suo insieme a partire dalle prestazioni dei componenti.

3.6 Acustica degli ambienti chiusi.
Trattazione geometrica.
Trattazione energetica-statistica. Riverberazione.
Formule di Sabine e di Norris-Eyring del tempo di riverberazione.
Cenni alla trattazione ondulatoria. 
Materiali e sistemi passivi fonoassorbenti.

Testi/Bibliografia

Y.A. Çengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2a Ed., Milano (2005).

M.C. Potter, C.W. Somerton, Termodinamica per ingegneri, McGraw-Hill, Milano (1998).

S. Lazzari, B. Pulvirenti, E. Rossi di Schio, Esercizi risolti di termodinamica, moto dei fluidi e termocinetica, Esculapio, Bologna (2004).

V. Corrado, E. Fabrizio, Applicazioni di termofisica dell'edificio e climatizzazione, Ed. CLUT, Torino (2005).

R. Spagnolo (a cura di), Manuale di acustica applicata, De Agostini Scuola - Città Studi Edizioni, Torino (2008).

Metodi didattici

Durante le lezioni verranno discusse tutte le problematiche indicate nel programma. Le lezioni saranno integrate da esercitazioni numeriche in aula. Un tutor sarà disponibile fuori dall'orario delle lezioni per chiarimenti ed integrazioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Tre prove scritte in itinere (obbligatorie) ed una prova orale. Le domande tenderanno ad accertare la conoscenza da parte dello studente delle nozioni presentate a lezione; può essere richiesta la soluzione di un problema numerico del tipo di quelli affrontati durante le ore di esercitazione che affiancano le lezioni teoriche.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore per PC, lavagna luminosa, tutor.

Link ad altre eventuali informazioni

http://acustica.ing.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Massimo Garai