ITALIANO

Il corso fornisce all’allievo ingegnere ambientale ed energetico le conoscenze di base della termodinamica di sostanze ideali con particolare riferimento all’equilibrio di fase di miscele ideali. Il corso si prefigge pure di fornire all’allievo i concetti base di del trasporto di materia con una sola variabile indipendente, sviluppati in parallelo al trasporto di calore. Gli argomenti trattati costituiscono i principi su cui si basano i trattamenti di depurazione di inquinanti in fase gassosa, liquida e su matrice solida.

"Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics", J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott - McGraw Hill

"Fenomeni di Trasporto", B.R. Bird, W.E. Stewart, E.N. - Casa Ed. Ambrosiana

Il corso mira a fornire le conoscenze fondamentali dei bilanci di materia, della termodinamica delle miscele e del trasporto di materia. L'allievo deve saper fare l'analisi di sistemi e processi semplici in cui vi siano equilibri di fase multicomponente, e trasformazioni energetiche e/o trasferimenti di energia e di materia.
Il corso privilegia un approccio ingegneristico alla risoluzione dei problemi evidenziando gli aspetti applicativi ed avviando lo studente all'utilizzo di strumenti e di metodi propri di una formazione tecnica di largo spettro.
In aggiunta a ciò gli allievi acquisiranno gli strumenti dei fenomeni di trasporto necessari per lo studio della progettazione degli impianti dell'ingegneria chimica ambientale.

Matematica e Fisica.
Fisica Tecnica

Lezioni frontali. Teoria ed esercizi.

Esame scritto che da l'accesso al colloquio orale.

L'esame scritto può essere svolto in due modalità.
1) Durante il corso, attraverso lo svolgimento di due prove infracorso, ognuna formata da due esercizi. La prima prova infracorso consta di due esercizi di termodinamica, la seconda prova infracorso consta di un esercizio sul trasporto di energia e uno sul trasporto di materia. Per l’ammissione all’orale si valutano i migliori tre esercizi su quattro.
2) Unica prova finale formata da due esercizi, uno relativo alla prima parte del corso (Termodinamica) e uno relativo alla seconda parte (Trasporto di energia e/o materia).

L’esame orale prevede tipicamente due domande principalmente incentrate sulla modellazione di problemi: uno inerente alla Termodinamica (possibili argomenti: Bilanci di materia, bilanci di energia, equilibrio liquido/vapore di miscele ideali) e uno ai Fenomeni di Trasporto (possibili argomenti: conduzione, moto d’assieme, convezione forzata e naturale di calore e/o diffusione, moto d’assieme, convezione forzata e naturale di materia). Durante l’impostazione dei problemi verranno poste domande di approfondimento sugli aspetti teorici inerenti all’argomento trattato.

Bilanci di materia: Globali e parziali con e senza termini di produzione chimica.

Termodinamica: Richiami del primo Principio
Bilanci di energia con e senza termini di produzione derivanti da reazione chimica;
Richiami del Secondo e Terzo Principio;
Richiami dell'equilibrio di fase per sostanze pure;
Equilibrio di fase per miscele multi-componente: Legge di Raoult, Legge di Henry.


Richiami di Trasporto di Energia:
Conduzione stazionaria e transitoria, Convezione forzata, Convezione naturale.

Trasporto di materia: Diffusione stazionaria e transitoria: Legge di Fick;
Resistenze in serie e parallelo;
Convezione forzata: Coefficiente di scambio di materia globale, Condizioni al contorno;
Convezione naturale, Coefficiente di scambio di materia globale.

Italian

This course provides the student in environmental and energy engineering the basic knowledge of thermodynamics of ideal substances with particular attention to the phase equilibria of ideal mixtures. The course also aims at providing the student with the basic concepts of mass transfer with a single independent variable, developed in parallel to the heat transfer. The topics dealt with are the principles on which the purification treatment of pollutants in gaseous, liquid and solid matrixes is based.

"Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics", J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott - McGraw Hill

"Transport Phenomena", B.R. Bird, W.E. Stewart, E.N. - Wiley

The course aims at providing the fundamental knowledge of mass balances, of thermodynamics of mixtures and of mass transfer. The student must be able to model simple systems and processes in which there are phase equilibria of multicoponent mixtures, and energy transformations and/or energy and mass transfers. The course gives priority to an engineering approach to problem solving, highlighting the applicative aspects and teaching the student on how to use tools and methods typical of a wide spectrum technical knowledge. In addition the students will acquire the tools of transport phenomena necessary to design of the plants of environmental chemical engineering.

Mathematics and Physics.
Applied Thermodynamics

Oral lectures. Theory and exercises.

Written exam, which is a prerequisite of the oral exam.

The written exam can be done in two ways.
1) During the course, by doing two intra-course tests, each consisting of two exercises. The first test consists of two thermodynamics exercises, the second test consists of one exercise on the heat transport and one on the material transport. For admission to the oral exam, only the best three exercises are evaluated.
2) Single final exam consisting of two exercises, one relating to the first part of the course (Thermodynamics) and one relating to the second part (Transport of energy and/or matter).

The oral exam typically includes two questions mainly focused on problem modeling: one relating to Thermodynamics (possible topics: matter balances, energy balances, liquid/vapour equilibrium of ideal mixtures) and one to Transport Phenomena (possible topics: conduction, forced and natural convection of heat and/or diffusion, forced and natural convection of matter). During the oral exam, specific questions can be asked on the theoretical aspects inherent to the topic covered.

Mass balances: Global and partial with and without terms of chemical production.

Thermodynamics: Recap of the first Principle
Energy balances with and without production terms deriving from chemical reaction;
Recaps of the Second and Third Principle;
Recaps of phase equilibrium for pure substances;
Phase equilibrium for multi-component mixtures: Raoult's Law, Henry's Law.


Recaps of Transport of Energy:
Stationary and transient conduction, Forced convection, Natural convection.

Mass Trnasfer:
Stationary and transient diffusion: Fick's law;
esistences in series and parallel;
Forced convection: Global material transfer coefficient, boundary conditions;
Natural convection, Global material transfer coefficient.