Fisica Tecnica- Tutta Teoria

FISICA TECNICA

La fisica è la scienza dei fenomeni naturali; essa si occupa di descrivere il mondo esterno in modo ossessivo ma soprattutto comunicabile.

LEGGI SCIENTIFICHE

Metodo scientifico sperimentale

• Osservazione di un fenomeno naturale
• Formulazione di un'ipotesi
• Riproduzione del fenomeno naturale (sperimentazione)
• Osservazione del fenomeno naturale (riprodotto) e raccolta di dati
• Conferma o confutazione dell'ipotesi iniziale

• Stesura di fondamenti teorici accettazione nel mondo scientifico
• Formulazione di un'ipotesi differente

Relazioni quantitative dette "leggi fisiche".

• Relazioni quantitative tra _grandezze fisiche.
• Descrive un fenomeno come "ogni modello", non è un modo di regolorio.

- Conoscere un fenomeno fisico significativo (imparare a governarlo).

LEGGE DI FOURIER - ESEMPIO DI MODELLO

La legge di Fourier (Jean-Baptiste-Joseph Fourier) è un modello in quanto in seguito a numerosi utilizzi e a numerose sperimentazioni, è stato riconosciuto come tale vista la concordanza tra dati sperimentali e dati calcolati.

Esso afferma che il rapporto tra il calore e la superficie perpendicolare alla direzione di propagazione del calore stesso è direttamente proporzionale (X) alla differenza di temperatura tra le facce della parete fratto lo spessore della parete stessa.

LE SCIENZE TERMICHE

Le scienze termiche, dal greco, sono quelle scienze che studiano e descrivono il calore, riguardo al calore si parla di esso come forma di energia ma anche come trasmissione e conversione del calore stesso.

Le principali scienze termiche sono la termodinamica e la trasmissione di calore in continua interazione e applicazione tra loro e con altri tipi di scienze.

^CALORE Emisssione. Trasmissione. Convezione.

Energia Cinetica (K)

Si dice energia cinetica (k) quella forma di energia posseduta da un corpo in movimento:

• Di massa (m)
• Corpo che si muove a velocità (v)

K = 1/2 m * v² (K ∝ v²)

Unità di misura:

K/J = K/kg*m² = K/N*m (analisi dimensionale)

1 N = 1 kg*m/s²

Energia Potenziale

Si dice energia potenziale (U) quella forma di energia posseduta da un corpo che si trova ad una certa quota rispetto al suolo (energia potenziale gravitazionale).

V = m*g*y = m*g*h

Lavoro

Misuro l'energia attraverso l'effetto utile di una forza con uno spostamento:

• W = F*s
• W = F*s*cos(θ)
• Angolo 0°
• W = F*s → W > 0 → Lavoro motore

W/N*m = W/J

Seconda legge di Newton

P = m g (N)

A livello del mare una massa di 1 kg pesa 9,8062 N, ma man mano che ci si allontana dalla superficie terrestre (con un aumento dell’altitudine) la g diminuisce. Un astronauta sulla luna pesa 1/6 che sulla terra.

Ai centrioli il valore di g aumenta all'aumentare della profondità.

Peso Specifico

γ = ρ g

ρ = densità

γ = ρ g = m/V g

Il peso specifico è il peso per unità di volume.

LA MASSA È UNA PROPRIETÀ DELLA MATERIA CHE RIMANE INVARIATA, NON CAMBIA DA PIANETA A PIANETA, INVECE IL PESO VARIA DIPENDENDO DALLA ACCELERAZIONE DI GRAVITÀ g m/s²

DE₁ = c_v m · DT₁ = - [DE₂] = - c_v m · DT₂

W = 0 e DE = 0

All'interno del sistema visto la presenza di pareti adiabatiche (no calore - no lavoro)

Il lavoro non si può definire cosente perché vi è stato uno scambio di calore un transito di energia da un subsistema all'altro per cui è stato definito come forma di energia in transito.

Q = DE

W + Q = Out + Dk + DE

Primo principio della termodinamica per sistemi chiusi.

La quantita di energia acquisita dal sistema (DE corrisponde all'entrata di energia di cui il sistema subisce un aumento.

L'energia si conserva ma tale principio non commincu nulla sul verso in cui avviene la reazione/trasformazione,

tiene conto dell'irreversibilita delle reazioni (es. tazzina)

Una reazione nella realtà non può avvenire in entrambi i versi quindi si cerca di sopperire con il secondo principio della termodinamica

Una reazione/trasformazione può avvenire solo se soddisfa sia il primo che il secondo principio della termodinamica

potenza termica

trasmessa

per conduzione

=

(

area superficiale

) (differenza di temperatura)

Spessore

.

"POSTULATO DI FOURIER" per la conduzione.

_I = ^Q̇_cond = - λ • A • ^ΔT/_ΔX

Conducibilità o conduttività

termica

_I = ^Q̇_cond = - λ • A • ^dT/_dx

FLUSSO

potenza termica

trasmessa

per conduzione

Area normale (⊥)

al flusso termico

^dT/_dx = gradT

GRADIENTE DI TEMPERATURA

T

^dT/_dx

-ΔT

+Δx

X

-

Pendenza della curva di

temperatura sull'asse sul

sistema Tx X in corrispondenza

di un "sesso" X

-

Sempre negativa perchè

il ΔT è negativo

si passa da una T

(superiore a una T inferiore)

T_i > T_f

ΔT = T_f - T_i ≤ 0

Conducibilità o conduttività

termica.

λ = ^K

TENDENZA CHE HA UN

MATERIALE A CONDURRE

CALORE

Diffusività Termica - α

α = calore trasmesso per conduzione (conduttività termica)

α = λ / (ρ · Cp)

Calore assorbito/immagazzinato per unità di volume

Unità di misura

• 1 / ρ
• 1 / Cp

α / m²s

Diffusività Molecolare - V

V = Μ0 / ρ

viscosità / densità

• Contemplato nella convezione.
• Utilizzata per calcolare il numero di Prandtl, Reynolds

Resistenza

- Abbiamo provato del flusso come il processo da dove vi è una probabile massione di energia (potenziale, elettrica, termico ecc) a dove vi è una quantita minore.

- Il flusso è direttamente proporzionale quindi ad una forza motrice e all’attritorie che un materiale a presi, eversione del flusso stesso (conduttività termica).

- A tale attritorie si oppone il suo elemento detto resistenza per cui:

Φ = ΔT/R

Φ = k · A · ΔT/L

ΔT/R = k · A · ΔT/L

_Resistenza

R = (L/kA)

_{Conduttività termica}

Φ = ΔT

_____

R_tot

Sfruttando l'analogia elettrico come resistenza, si considera una R_tot che può essere il sommo di resistenze in serie e/o in parallelo.

F₀ ≠ T₁

La potenza termica espressa per convezione è descritta dalla legge di Newton per il raffreddamento

Q_conv = h · Asf · (T_sf - T_∞) = h · Asf · ΔT

Convezione convettiva

h ———> [W] convest

Asf Area della superficie solida

Differenza di Temperatura

• Geometria del solido.
• Caratteristiche del fluido.
• Velocità del fluido.

• Tipo di moto del fluido. (Turbulento laminare , vibratorio - oscillazioni dati I'errore.

CONDUTTANZA CONVETTIVA

L (dimensioni) coefficiente di convezione.

q̇_conv = h · Asf · (T_sf - T_∞)

[W]

|h| = |_Q̇conv/_{Asf ΔT}|

h ————- W ———— m² K

kcal ———— m² h C

Simile a conduttività termica q̇_conv = h · OT = h(T_spc − T_∞)

[W_m2]

Convezione secondo la legge di Newton per il raffreddamento per unità di volume.