Prepararsi per l’esame di Fisica Tecnica

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La Fisica Tecnica è una delle discipline caratteristiche dei corsi di laurea in Ingegneria Civile, Ingegneria Edile e Architettura. Si tratta di una branca della fisica applicata che studia le trasformazioni dell’energia e le sue interazioni con la materia, e generalmente comprende argomenti di trasmissione del calore e termofluidodinamica.

Nella dispensa che vi presentiamo oggi sono raccolte oltre 30 domande tipiche che i docenti sono soliti porre in sede d’esame, con spiegazioni dettagliate e tutti i passaggi che servono, più che ad imparare la risposta alla domanda, soprattutto a comprendere pienamente l’argomento per poterlo padroneggiare in modo adeguato.

I primi argomenti ad essere affrontati sono i fondamenti della fisica tecnica, e trattano ad esempio della scala termodinamica di temperatura, delle grandezze fisiche della psicrometria, delle trasformazioni adiabatiche descritte dalle relative relazioni monomie, del principio degli stati corrispondenti, dell’entropia con il diagramma T-s e le relazioni di Clausius, delle relazioni di Maxwell e dell’equazione di Clausius-Clapeyron.

Si passa dunque alle applicazioni più pratiche, con l’analisi del ciclo di Carnot diretto e inverso, dei cicli di condizionamento invernale ed estivo, del ciclo Otto, del ciclo Diesel, del ciclo Brayton-Joule, descivendo poi anche il funzionamento delle batterie di raffreddamento e deumidificazione, dei sistemi alettati, e dei fenomeni della saturazione adiabatica e del deflusso adiabatico in un condotto.

A questo punto vengono presentati nuovamente alcuni argomenti prettamente teorici, come lo scambio termico tramite tre diverse superfici (cilindrica, piana e barra cilindrica) e la conduzione in due dimensioni, in regime stazionario o variabile, analizzato per entrami i casi secondo il metodo della separazione delle variabili e il metodo delle differenze finite.

Le ultime domande riguardano invece il fenomeno della convezione, i coefficienti di scambio termico, le leggi di Kirchhoff, le superfici grigie, ed infine tre applicazioni pratiche: lo studio della trasmissione del calore attraverso una parete multistrato e le verifiche a condensazione interstiziale e superficiale.

La dispensa si chiude con alcuni approfondimenti, essenziali per la piena comprensione della materia, fornendo le informazioni fondamentali per quanto riguarda il comportamento dei gas ideali, i due principi della termodinamica e il cosiddetto “principio zero”, le basi matematiche delle relazioni di Maxwell, la legge di Fick generalizzata, la costruzione, la lettura e l’utilizzo del diagramma psicrometrico e l’equazione del calore. L’ultimo approfondimento è una sorta di appendice matematica per chi necessitasse di rispolverare l’argomento delle equazioni differenziali.

Photo by Julian Hochgesang on Unsplash

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