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CORSO DI FISICA TECNICA

Richiami di Fisica, Meccanica e Termodinamica – Introduzione al Corso

Prof. Ing. Giulio Vannucci

RICHIAMI DI FISICA, MECCANICA E TERMODINAMICA

•Nozioni di unità di misura

•Elementi di fisica-meccanica.

•Concetti di massa, peso specifico, volume.

•Forza e pressione, lavoro ed energia.

•Strumenti di misura

Richiami di Fisica, Meccanica e Termodinamica

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La materia

STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA


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STRUTTURA DELLA MATERIA

solido ha volume e forma propria

il liquido ha volume proprio mentre la forma è quella del

recipiente che lo contiene

il gas tende a riempire tutto lo spazio a disposizione


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UN GAS PERFETTO è UN GAS IDEALE CHE HA LE

MOLECOLE CHE LO COMPONGONO COMPLETAMENTE

LIBERE.


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Interpretazione Molecolare della pressione

Le molecole di un gas esercitano una forza sulle pareti del

contenitore :

Le molecole urtano le pareti interne del recipiente. Un

numero enorme di urti nell’unita’ di tempo viene misurato

come pressione


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GLI STATI DELLA MATERIA

l’esistenza dei tre stati è dovuta alla competizione tra

l’energia di legame che tiene unite le molecole e l’energia

cinetica che dipende dalla temperatura e tende a

distanziare le molecole


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I passaggi di stato

Il processo attraverso il quale una sostanza soggetta a variazione di

pressione e/o temperatura passa da uno stato di aggregazione

all’altro si chiama passaggio di stato


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Riscaldamento di un pezzo di ghiaccio

Caratteristiche dell’acqua

L'acqua allo stato liquido presenta diverse anomalie:

punto di ebollizione molto alto;

volume molare piuttosto basso;

calore specifico elevato con un minimo a 35 °C;

viscosità che presenta un minimo alle alte pressioni;

un punto di massimo nel diagramma densità-temperatura,

per cui al di sotto della temperatura di massimo il liquido

diminuisce di volume all'aumentare della temperatura.

Inoltre durante il processo di congelamento si ha un

notevole aumento di volume.


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ACQUA=ossigeno+idrogeno

L'acqua è una sostanza anfotera, ovvero capace di

comportarsi sia da acido che da base.

A pH 7 (condizione di neutralità) la concentrazione di ioni

idrossido OH- è uguale a quella di ioni idrogeno H+ (o idronio

H3O+).

Quando questo equilibrio viene alterato, la soluzione diventa acida

(maggiore concentrazione di ioni idrogeno) o basica (maggiore

concentrazione di ioni idrossido)


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L'acqua come solvente

Miscuglio omogeneo (soluzione) di

acqua e sale Chimicamente l'acqua è

un buon solvente.

Una soluzione si differenzia da una generica

dispersione perché il soluto è disperso nel

solvente a livello di singole molecole o ioni,

ciascuno di essi circondato da molecole di

solvente (si parla più precisamente di

solvatazione).

Nell'ambito delle soluzioni, si usa chiamare

soluto (o fase dispersa) la sostanza (o le

sostanze) in quantità minore e solvente (o fase

disperdente o fase continua) la sostanza in

quantità maggiore.


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L'acqua nell'industria

L'acqua è usata in numerosi processi ed apparecchiature

industriali, quali ad esempio il motore a vapore, i generatori di

vapore, gli scambiatori di calore ed i radiatori, nonché nei

processi dell'industria chimica.

Infatti, grazie alle sue proprietà chimiche, l acqua costituisce

l'ambiente di reazione e dissoluzione di molte sostanze, e, per

le sue caratteristiche termiche, è un ottimo fluido trasportatore

di calore.

Inoltre l'acqua viene impiegata per la produzione di energia

nelle centrali idroelettriche.

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VOLUME SPECIFICO ACQUA


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Calore

Il calore è energia termica che possiedono le molecole e

in forza della quale vibrano velocemente attorno alla

loro posizione.

EFFETTO DEL CALORE SULLA MATERIA

1. il calore provoca la dilatazione della materia, cioè un

aumento di volume.

2. l’aumento di volume varia a seconda della materia.

3. esistono tabelle di dilatazione lineare e di dilatazione

cubica

“ ”


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DILATAZIONE DELL'ACQUA

Ad ogni variazione positiva di temperatura durante

la fase di preriscaldamento dell'impianto l'acqua

aumenta di volume.

Si può dire che l'acqua riscaldandosi si dilata di

circa il 4% del suo volume.

L espansione dell acqua non è rettilinea, cioè

uniforme come per altri liquidi ma si distende in

minor misura da 4 °C a 50 °C, che da 50 °C a 100

°C Da O°C a 4°C l’acqua si contrae invece di

dilatarsi

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Un corpo si dice sollecitato a trazione quando due forze di

uguale intensità sono dirette lungo l’asse geometrico del

corpo e tendono ad allungarlo


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Un corpo si dice sollecitato a compressione quando due

forze di uguale intensità sono dirette lungo l’asse

geometrico del corpo e tendono ad accorciarlo


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Un corpo si dice sollecitato a flessione quando la forza

applicata tende a piegarlo o a fletterlo. La direzione della

forza è perpendicolare all’asse del pezzo e giace nel piano

passante per l’asse geometrico stesso.


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Un corpo si dice sollecitato a flessione quando è sottoposto a

una forza che tende a far ruotare una sezione del pezzo

rispetto alla sezione immediatamente adiacente. Le forze

giacciono sul piano perpendicolare all’asse del pezzo e

tendono a torcerlo.


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Un corpo si dice sollecitato a taglio quando è sottoposto a una

forza applicata soltanto su una parte del corpo stesso, che

tende, di conseguenza, a scorrere rispetto all’altra parte,

mantenuta fissa da una forza.


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La dilatazione cubica dei solidi

Nel caso in cui il solido si sviluppi in modo analogo in tutte e tre le

direzioni spaziali cioè le sue tre dimensioni abbiano lo stesso ordine

di lunghezza spaziali, grandezza, allora occorre una legge che ci

dia la variazione di volume in funzione della variazione di

temperatura.

Nel fenomeno della dilatazione cubica dei solidi la variazione di

volume, in modo analogo a quella lineare:

□ è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura;

□ è direttamente proporzionale al volume iniziale;

□ dipende dalle caratteristiche della sostanza.


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LA PRESSIONE

La forza totale esercitata sulla superficie divisa la grandezza della

superficie è definita pressione

La pressione risulta quindi essere la forza che si esercita sull’unità di superficie.

La pressione è data dalla forza divisa la superficie su cui agisce. La

superficie è la parte di piano, entità a due dimensioni, sulla quale la

forza agisce.

Se la superficie diminuisce di dieci volte la pressione aumenta di dieci volte e viceversa

Se la forza aumenta di dieci volte la pressione aumenta di dieci volte e

viceversa


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Pressione = Forza / AreaP = F/A

unita’SI :

1 Nt/m2 = 1 Pascal (Pa)

1 bar = 1,02 kg/cmq

1 Pa = 1 N/m2 = 0,102 kg/10000cmq = 0,0000102 kg/cmq = 0,00001 bar

1 Mpa = 1000 kPa = 10 bar


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UNITA’ DIMISURA DIPRESSIONE


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MANOMETRO BOURDON

E' il tipo piu' diffuso ed è costituito da un tubo di forma

ellittica schiacciata e piegato ad arco. una estremità è posta a diretto contatto con la pressione

che deve essere misurata e l' altro e' collegato , tramite leve e meccanismi, alla lancetta indicatrice. Nel caso del generatore di vapore , la pressione schiaccia

il tubo e di conseguenza la lancetta ruota su una scala graduata che indica la pressione rilevata.


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MANOMETRO SCHAEFFER

E' costituito da una membrana metallica sulla quale agisce

la pressione che la fa flettere , tramite un meccanismo la flessione della membrana determina il movimento della lancetta indicatrice sulla scala.


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NORME RELATIVE AI MANOMETRI

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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