Temi d'esame svolti di Fisica dell'edificio

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Proff. L. Pagliano, A. Angelotti

Tema d’esame 30/1/2013

Cognome..............................Nome................................Matricola..............................................

Esercizio 1

Un gas perfetto monoatomico subisce un’espansione isoterma quasi-statica alla temperatura T = 280 K nella quale triplica il proprio volume. Sapendo che la variazione di entropia è S = 5 cal/K, dopo aver tracciato la trasformazione nel piano (p,V), determinare:

• 1.1 Il numero di moli N;
• 1.2 L’energia interna, a meno della costante di integrazione;
• 1.3 Il calore assorbito nella trasformazione.

Dati: R = 8,314 J/(mol.K); 1 cal = 4,186 J.

Esercizio 2

Un’aria umida a 18°C e al 40% di umidità relativa ( ) viene umidificata fino alla saturazione con iniezione di acqua liquida e quindi entra in una batteria di riscaldamento con potenza termica 80 kW. Avvalendosi del diagramma psicrometrico allegato, e tracciando su di esso le trasformazioni, determinare:

• 2.1 L’entalpia dell’aria umida nello stato iniziale;
• 2.2 La portata di acqua liquida necessaria nel processo di umidificazione;
• 2.3 La temperatura in uscita dalla batteria di riscaldamento.

Esercizio 3

Una parete costituita da due strati di mattoni forati (s = 12 cm, = 0,7 W/(m.K)) con 2 interposta un’intercapedine d’aria (s = 5 cm; R = 0,16 m .K/W) separa l’ambiente interno int inta T = 20°C dall’ambiente esterno a T = 0°C. Sulla parete incide radiazione solare con oi oe un’irradianza G incognita. La temperatura della superficie interna della parete è pari a 19°C, i 2 2 coefficienti globali di scambio interno ed esterno sono h = 8 W/(m .K) e h = 25 W/(m .K), il i e coefficiente di assorbimento solare della superficie esterna è =0,6. Determinare: s

• 3.1 L’irradianza solare incidente;
• 3.1 La densità di flusso termico che attraversa la superficie esterna della parete, con il relativo verso;
• 3.3 La conducibilità termica dell’isolante da introdurre nell’intercapedine, riempiendola completamente, per ridurre del 50% la trasmittanza termica.

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Proff. L. Pagliano, A. Angelotti

Tema d’esame 15/2/2013

Cognome.......................................Nome......................................Matricola...............................

Esercizio 1

Due portate di aria umida( ) vengono miscelate dando luogo ad un’aria umida nello stato 3. La miscela viene quindi riscaldata fino alla temperatura t = 30°C. Avvalendosi del diagramma psicrometrico allegato, e tracciando 4 su di esso le trasformazioni, determinare:

• 1.1 Umidità assoluta ed entalpia specifica di ciascuna delle due portate di partenza;
• 1.2 L’umidità relativa della miscela nello stato 3;
• 1.3 La potenza termica fornita alla miscela.

Esercizio 2

La copertura piana di un edificio ha una temperatura superficiale esterna pari a 3,5°C, 2 un’emissività pari a 0,9 ed una conduttanza pari a 4 W/(m K). Il cielo notturno è assimilabile ad un corpo nero con temperatura pari a -3 °C. L’aria esterna si trova alla temperatura di 22°C ed il coefficiente di scambio convettivo esterno sulla copertura vale 15 W/(m .K). Il 2 coefficiente globale di scambio interno vale 8 W/(m K). Calcolare:

• 2.1 La densità di flusso termico disperso dalla copertura;
• 2.2 La temperatura operante dell’ambiente interno sottostante la copertura;
• 2.3 La lunghezza d’onda del massimo di emissione termica della superficie esterna della copertura.

Dati: = 5,67 10^-8 W/(m² K⁴ ); c = 2898 m.K. Wien

Esercizio 3

Una sorgente luminosa di potenza elettrica 250 W ed efficienza luminosa pari a 52 lm/W è inserita in un apparecchio luminoso con una curva fotometrica, dotata di simmetria rotazionale, di equazione:

dove indica il flusso luminoso della sorgente collocata nell’apparecchio. Si richiede di:

• 3.1 Calcolare il flusso luminoso emesso dalla sorgente;
• 3.2 Tracciare la curva fotometrica dell’apparecchio;
• 3.3 Determinare il flusso luminoso uscente dall’apparecchio.

3 Raccolta temi d’esame Fisica dell’edificio

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FTAFISED, A.A. 2012/13

Proff. L. Pagliano, A. Angelotti

Tema d’esame 1/7/2013

Cognome..........................................Nome..........................................Matricola........................

p (kPa)

Esercizio 1

1 2

Una massa pari a 15 Kg di ossigeno compie il ciclo 15 termodinamico motore rappresentato nel piano (p,V). Sapendo che la temperatura negli stati 1 e 3 è rispettivamente di 700 K e 450 K, determinare:

• 1.1 Il volume nel punto 1;
• 1.2 Il lavoro netto prodotto nel ciclo;
• 1.3 La variazione di energia interna lungo la trasformazione 2-3.

3 380 V (m³)

Dati: M (O )= 32 g/mole, R= 8,314 J/(mole.K). m 2

Esercizio 2

Una portata di aria umida nelle condizioni 1 (t =32°C, UR =70%) entra bs1 1 in una batteria di raffreddamento da cui fuoriesce alla temperatura t =18°C, e viene quindi bs2 post-riscaldata in una batteria che fornisce una potenza termica pari a 3 kW. Determinare, avvalendosi del diagramma psicrometrico allegato e tracciando su di esso le trasformazioni:

• 2.1 La temperatura di rugiada dell’aria nelle condizioni 1;
• 2.2 Se si formi condensa nel processo 1,2 e nel caso quanto valga la portata di condensato;
• 2.3 La temperatura dell’aria in uscita dalla batteria di post-riscaldamento.

Esercizio 3

Una parete che separa un ambiente interno con temperatura operante T =20°C da uno i 2 ambiente esterno con T =4°C è composta di una parte opaca, di superficie 10 m , e di una oe 2 2 finestra, di superficie 2,5 m e con trasmittanza termica globale U =2,7 W/(m K). La w stratigrafia della parte opaca consiste di 5 strati: gli strati 1 e 5 hanno spessore s =s =2 cm e 1 5 conduttività termica = =0,8 W/(mK), gli strati 2 e 4 hanno spessore s =s =12 cm e 1 5 2 4 conduttività termica = =0,14 W/(mK), lo strato 3 è rappresentato da un’intercapedine 2 4 2 d’aria con resistenza R =0,16 m K/W. I coefficienti globali di scambio interno ed esterno 3 2 2 valgono rispettivamente h =8 W/(m K) e h =25 W/(m K). Determinare: i e

• 3.1 La trasmittanza termica della stratigrafia opaca;
• 3.2 Il profilo di temperatura nella stratigrafia opaca;
• 3.3 La potenza termica dispersa dall’intera parete, trascurando eventuali ponti termici tra parte opaca e trasparente.

4 Raccolta temi d’esame Fisica dell’edificio

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FTAFISED, A.A. 2012/13

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