Chimica fisica industriale
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'insegnamento costituisce un'introduzione ai fenomeni di trasporto ed applicazioni (p.es. catalisi eterogenea). Tratta i principi alla base della progettazione di impianti chimici ed i primi elementi di fluidodinamica.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente deve essere in grado di eseguire calcoli quantitativi (bilanci di massa, energia, forze) applicati al moto dei fluidi. Deve essere in grado di quantificare l'energia persa per dissipazioni durante il moto dei fluidi e di dimensionare le apparecchiature per fornire energia al fluido.
Si acquisiscono competenze relative alla quantificazione del trasferimento di calore (per conduzione, convezione ed irraggiamento) ed al dimensionamento delle relative apparecchiature.
Infine, lo studente deve saper valutare e quantificare le problematiche di trasferimento di massa che limitano la velocità di una trasformazione chimica, ponendovi rimedio.
Si acquisiscono competenze relative alla quantificazione del trasferimento di calore (per conduzione, convezione ed irraggiamento) ed al dimensionamento delle relative apparecchiature.
Infine, lo studente deve saper valutare e quantificare le problematiche di trasferimento di massa che limitano la velocità di una trasformazione chimica, ponendovi rimedio.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Teoria unificata del trasporto. Trasporto molecolare.
Equazioni di Newton, Fourier e Fick.
Bilancio energetico.
Equazione del moto dei fluidi. Analisi dimensionale. Moto dei fluidi nei condotti. Moto di fluidi attraverso masse porose.
Conduzione stazionaria e non stazionaria. Trasmissione del calore nei fluidi. Convezione e coefficienti liminari. Scambiatori di calore. Irraggiamento. Diffusione (stazionaria e non). Equazione di continuità generalizzata. Coefficienti di trasferimento di massa. Trasferimento simultaneo di massa e calore. Trasferimento di massa tra fasi fluide a contatto. Trasferimento di massa e calore all'interno di masse solide porose. Il modulo di Thiele e l'efficienza dei catalizzatori. Introduzione alla catalisi ed aspetti applicativi.
Equazioni di Newton, Fourier e Fick.
Bilancio energetico.
Equazione del moto dei fluidi. Analisi dimensionale. Moto dei fluidi nei condotti. Moto di fluidi attraverso masse porose.
Conduzione stazionaria e non stazionaria. Trasmissione del calore nei fluidi. Convezione e coefficienti liminari. Scambiatori di calore. Irraggiamento. Diffusione (stazionaria e non). Equazione di continuità generalizzata. Coefficienti di trasferimento di massa. Trasferimento simultaneo di massa e calore. Trasferimento di massa tra fasi fluide a contatto. Trasferimento di massa e calore all'interno di masse solide porose. Il modulo di Thiele e l'efficienza dei catalizzatori. Introduzione alla catalisi ed aspetti applicativi.
Prerequisiti
Lo studente deve avere sufficiente padronanza dei concetti acquisiti nei corsi di base di matematica e fisica: le regole di base di integrazione e derivazione, i concetti di forza, accelerazione e attrito. Deve conoscere la stechiometria. Deve avere chiari i concetti fondamentali della termodinamica, tra cui la definizione ed il significato delle principali grandezze (calore, lavoro, entalpia, entropia, calori specifici, calori latenti, ecc.). In particolare si ricorda che gli esami di "Chimica Fisica I" e "Cinetica chimica con laboratorio" devono essere sostenuti prima di quello di "Chimica Fisica Industriale".
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche. In particolare verranno risolti in aula casi realistici della pratica industriale, riguardanti tutti gli argomenti del corso e che simulano la prova scritta.
Materiale di riferimento
- L. Forni, I. Rossetti, Fenomeni di Trasporto, Cortina, Milano 2009;
- R. B. Bird, W. E.Stewart, E.N.Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd Ed.,Wiley, London, 2002.
- Dispense fornite dal docente (sito ariel del corso)
- Eventuale materiale video (sito ariel del corso)
- Raccolta di problemi numerici (sito ariel del corso)
- R. B. Bird, W. E.Stewart, E.N.Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd Ed.,Wiley, London, 2002.
- Dispense fornite dal docente (sito ariel del corso)
- Eventuale materiale video (sito ariel del corso)
- Raccolta di problemi numerici (sito ariel del corso)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consta di una prova scritta e di una orale. Per la prova scritta è richiesta la risoluzione di un problema simile agli esercizi svolti a lezione, di cui è riportata ampia casistica sia sul sito Ariel del corso, sia sul libro di testo adottato, suddivisi in esercizi risolti e non risolti. Gli studenti possono consultare durante la prova scritta tutto il materiale che ritengono opportuno, inclusi testi, dispense, ecc. Ovviamente non è concessa la comunicazione tra gli studenti e con l'esterno, quindi non sono ammessi PC o tablet. La durata è 2 ore. Se la prova è sufficiente (voto minimo 15/30), lo studente è ammesso all'orale. La prova orale è costituita da due domande su altrettanti argomenti trattati durante il corso. Durante la valutazione della prova scritta si accerta, oltre alla capacità di impostare la soluzione, la capacità di riconoscere la ragionevolezza di un risultato. Durante la valutazione della prova orale, lo studente deve innanzitutto dimostrare di aver compreso il fondamento fisico dell'argomento trattato, i presupposti e la sua importanza in ambito applicativo. Parallelamente, deve dimostrare di riuscire a quantificare il fenomeno in esame utilizzando i modelli visti durante il corso.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Lezioni: 40 ore
Docente:
Chiarello Gian Luca
Turni:
Turno
Docente:
Chiarello Gian LucaSiti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Tutti i giorni previo appuntamento