ingegneria chimica e alimentare

L’insegnamento vuole sviluppare la capacità da parte dello/a studente/ssa di visualizzare un problema usando un approccio geometrico per la soluzione, e di comprendere argomenti logico deduttivi sottolineando il ruolo delle ipotesi, ad esempio, tramite la costruzione di esempi e controesempi. Lo/a studente/ssa acquisisce strumenti e tecniche che permettono di operare con enti geometrici (vettori nel piano e nello spazio, rette, piani, coniche e quadriche) e algebrici (sistemi di equazioni lineari, matrici, polinomi, autovalori, autovettori, spazi vettoriali e loro trasformazioni). Lo/a studentessa acquisisce inoltre la capacità di collegare aspetti geometrici ed algebrici dello stesso problema. Infine egli/ella acquisisce le competenze necessarie per trattare numericamente, anche mediante l’utilizzo di un calcolatore, tutte quelle situazioni in cui i metodi algebrici non sono applicabili con “carta e penna� (ad esempio, risoluzione di un sistema lineare con un numero elevato di incognite ed equazioni). In particolare, lo/a studente/ssa impara a identificare un ente geometrico/algebrico, a riconoscerne le proprietà teoriche e a individuare e applicare il metodo algebrico/numerico più opportuno per il suo trattamento. L’implementazione e l’applicazione dei metodi numerici viene effettuata tramite il software MATLAB, di cui verrà appresa la sintassi di base.

L’insegnamento di Algebra Lineare e Geometria ha due obiettivi principali. Il primo è presentare argomenti di base di algebra lineare e geometria analitica, usando la geometria come motivazione, educando lo studente a pensare in modo geometrico, e quindi sviluppare l'intuizione, e a seguire il ragionamento logico deduttivo utilizzando un linguaggio formale appropriato. Il secondo obiettivo è presentare agli studenti i concetti fondamentali di alcuni metodi numerici di base dell’algebra lineare e la loro implementazione in ambiente Matlab, software numerico ormai ampiamente diffuso nel campo dell’ingegneria. In questo modo si vuole mostrare come gli aspetti teorici, simbolici e numerici interagiscono tra loro.

• Vettori nel piano e nello spazio e loro operazioni. Prodotto scalare, prodotto vettoriale e prodotto misto. Rette e piani nello spazio. Proiezioni ortogonali. • Matrici e loro operazioni. Matrici fortemente ridotte per righe. Sistemi di equazioni in forma matriciale e loro risoluzione con applicazioni geometriche. Equazioni matriciali, calcolo dell’inversa di una matrice. Determinanti. • Spazi vettoriali: definizioni, esempi ed applicazioni. Sottospazi vettoriali. Operazioni notevoli fra sottospazi. • Combinazioni lineari e dipendenza lineare. Metodo degli scarti. Basi di uno spazio vettoriale. Dimensione di uno spazio vettoriale. Dimensione di un sottospazio vettoriale finitamente generato. • Lo spazio vettoriale dei polinomi. La formula di Grassmann. • Applicazioni lineari. Immagine di un’applicazione lineare. Applicazioni lineari iniettive e suriettive. Isomorfismi. • Matrice di un’applicazione lineare. Endomorfismi e matrici quadrate. • Autovalori e autovettori. Autospazi di endomorfismi e di matrici. Polinomio caratteristico e spettro di un endomorfismo. Diagonalizzazione di un endomorfismo. • Basi ortonormali, matrici ortogonali. Algoritmo di Gram-Schmidt. Diagonalizzazione di matrici simmetriche mediante matrici ortogonali. Forme quadratiche e carattere di definizione. • Problemi metrici : distanza punto-retta, punto-piano, retta-retta. • Geometria quadratica: coniche, sfere. Quadriche non-degeneri in forma canonica. Riconoscimento di una quadrica. • Aritmetica di macchina: numeri di macchina, operazioni di macchina, errore di arrotondamento. Condizionamento di un problema numerico. Stabilità di un algoritmo. • Sistemi lineari: condizionamento e metodi numerici diretti. Fattorizzazioni di matrici: PA=LU, Choleski, QR e loro principali applicazioni. • Autovalori di matrici: condizionamento e metodi numerici: potenze, potenze inverse, QR (cenni). Decomposizione ai valori singolari di matrici e sue principali applicazioni.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Sul portale della didattica sarà disponibile il materiale didattico preparato dai docenti contenente anche esercizi svolti e proposti. Si fornisce una lista di testi di riferimento frequentemente utilizzati. M. Ferrarotti, M. Abrate “Lezioni di Algebra Lineare�, CELID, 2018. M. Ferrarotti, M. Abrate “Lezioni di Geometria�, CELID, 2018. L. Gatto, Lezioni di Algebra lineare e Geometria, CLUT, 2018. S. Greco, P. Valabrega, Lezioni di Geometria, Vol. 1 Algebra lineare, Vol. 2 Geometria Analitica, Ed. Levrotto e Bella, Torino 2009. G. Monegato, Metodi e algoritmi per il Calcolo Numerico, CLUT, 2008. A. Quarteroni, F. Saleri, P. Gervasio, Scientific Computing with MATLAB and OCTAVE, Springer, 2014. G. Strang, Algebra Lineare, Apogeo, 2008. G. Strang, Introduction to Linear Algebra, Wellesley-Cambridge Press, 2016. E. Carlini, LAG: the written exam v1 and v2, CLUT 2019. E. Carlini, 50 quiz di Geometria CELID 2011. G. Casnati, M.L. Spreafico, Allenamenti di Geometria, Ed. Esculapio, Bologna 2013. J. Cordovez, Chissà chi lo sa?, CLUT 2013. L. Scuderi, Laboratorio di Calcolo Numerico, CLUT, 2005.

Capacità di seguire una catena di ragionamenti logici; comprensione delle proprietà essenziali del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile. Acquisizione di una sufficiente manualità di calcolo.

L’insegnamento di Analisi Matematica I costituisce la cerniera tra la scuola media superiore e l’università . Lo scopo principale dell’insegnamento è di abituare gli studenti a seguire la concatenazione di semplici argomentazioni e di insegnare loro gli elementi fondamentali del calcolo differenziale e integrale per le funzioni di una variabile, con applicazioni alle equazioni differenziali ordinarie del primo e del secondo ordine.

Richiami: insiemi, operazioni sugli insiemi e simboli logici. Insiemi numerici, massimi e minimi, estremi. Proprietà di completezza dei numeri reali e sue conseguenze. Funzioni: iniettività e suriettività ; funzioni composte e inverse. Funzioni reali di variabile reale: funzioni elementari, monotonia e inverse delle funzioni elementari. (Circa 15 ore) Limiti e continuità : Limiti di funzioni e successioni; continuità . Teoremi sui limiti: unicità del limite, permanenza del segno e limitatezza locale, teoremi di confronto. Limiti di funzioni monotone. Algebra dei limiti. Forme indeterminate. Confronto locale di funzioni. Simboli di Landau. Infiniti e infinitesimi. Ordine di infinito e di infinitesimo, parte principale rispetto a un campione. Asintoti. Il numero e. Limiti notevoli trigonometrici ed esponenziali. Funzioni continue su un intervallo: esistenza degli zeri e dei massimi e minimi. (Circa 24 ore) Derivate: significato geometrico e fisico. Regole di derivazione. Derivate delle funzioni elementari. Derivate e continuità . Punti di non derivabilità , punti di estremo e punti critici. Teorema di Fermat. Funzioni derivabili su intervalli e teoremi fondamentali del calcolo differenziale (Rolle e Lagrange) e loro conseguenze. Regola di de L'Hôpital. Formula di Taylor e sviluppi di Maclaurin fondamentali. Uso degli sviluppi di Taylor nello studio del comportamento locale delle funzioni: confronto di funzioni, estremi, convessità . Applicazioni allo studio del grafico di funzioni. (Circa 23 ore) Primitive e regole di calcolo delle primitive; primitive di funzioni razionali. Integrale definito. Proprietà dell’integrale. Media integrale, teorema della media e Teorema Fondamentale del Calcolo Integrale. Relazione tra primitive e integrazione definita. Integrali impropri: definizioni e criteri di convergenza. (Circa 21 ore) Numeri complessi ed equazioni differenziali: forma algebrica, forma trigonometrica ed esponenziale dei numeri complessi. Parte reale, parte immaginaria, modulo e argomento. Radici dei numeri complessi. Teorema Fondamentale dell'Algebra. Esponenziale di un numero complesso e formule di Eulero. Equazioni differenziali: il problema di Cauchy. Equazioni differenziali del primo ordine, lineari e a variabili separabili. Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti. (Circa 17 ore)

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I testi di seguito elencati sono da considerarsi indicativi. Maggiori dettagli verranno forniti dal docente in aula. C. Canuto, A. Tabacco. Analisi Matematica I. Pearson, 2021. S. Lancelotti. Lezioni di Analisi Matematica 1. Celid, 2013. F. Nicola. Analisi Matematica I. Appunti delle lezioni. CLUT, 2018.

Al termine dell’insegnamento lo studente - Sarà in grado di utilizzare un linguaggio tecnico-scientifico appropriato - conoscerà la struttura atomica e le configurazioni elettroniche, comprendendone il ruolo nella determinazione delle proprietà periodiche degli elementi. - Conoscerà le diverse tipologie di legame chimico, sapendone definire le caratteristiche principali (es. energia di legame, lunghezza di legame, ordine di legame). - Saprà ricavare formule di struttura di molecole e ioni. - Sarà in grado di interpretare e bilanciare le reazioni chimiche, comprendendo le relazioni ponderali tra reagenti e prodotti. - Conoscerà struttura e proprietà dei solidi (ionici, covalenti, metallici e molecolari), nonché le proprietà chimiche e fisiche di gas, liquidi e soluzioni. - Saprà interpretare gli aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni chimiche - Saprà interpretare gli aspetti energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. - Saprà applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di esercizi di calcolo relativi alle leggi dei gas, alle proprietà colligative delle soluzioni, agli equilibri chimici, alla termochimica, al pH, alle celle galvaniche e ai processi elettrolitici.

L'insegnamento si propone di fornire le basi necessarie per l'interpretazione di fenomeni chimici, per la conoscenza della struttura e delle proprietà dei solidi cristallini e per la comprensione ed il calcolo dei fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. L'insegnamento intende fornire allo studente una solida preparazione scientifica, volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione della struttura e delle proprietà della materia, contribuendo, contestualmente agli altri insegnamenti del primo anno, al consolidamento dei fondamenti culturali tecnico-scientifici propri di ogni ingegnere. L’insegnamento di Chimica costituisce pertanto uno strumento efficace per l’accrescimento sia della capacità di ragionamento critico che dell’uso appropriato del linguaggio scientifico.

ATOMO Costituzione del nucleo, struttura dell'atomo di idrogeno e modelli atomici di Bohr e quantistico-ondulatorio. Numeri quantici, principio di esclusione e regola di Hund Forma spaziale degli orbitali s,p,d CLASSIFICAZIONE DEGLI ELEMENTI E TAVOLA PERIODICA Configurazione elettronica degli elementi e periodicità nelle loro proprietà chimiche e fisiche Raggio atomico, energia di ionizzazione ed affinità elettronica. Suddivisione in metalli, nonmetalli e semimetalli. Generalità sui gruppi principali della tavola periodica e su alcuni metalli di transizione. LEGAME CHIMICO Il legame ionico, covalente, metallico. Legame semplice, doppio e triplo. Geometria molecolare, teoria dell'ibridazione e della risonanza. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari. INTERAZIONI INTERMOLECOLARI Interazioni di van der Waals e legame a idrogeno. NOMENCLATURA, FORMULE E STECHIOMETRIA Massa atomica e molecolare, mole, numero di Avogadro; definizioni ed unità di misura. Reazioni acido-base e formazione di sali. Stato di ossidazione e bilanciamento di reazioni redox. Relazioni ponderali in una reazione, reagente limitante. Reazioni di combustione. STATO GASSOSO Leggi dei gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali. Distribuzione statistica delle energie (Boltzmann). Equazione di stato dei gas reali. STATO LIQUIDO Tensione di vapore di liquidi puri. Soluzioni e modi di esprimere la loro concentrazione. Dissociazione elettrolitica e grado di ionizzazione. Proprietà colligative di soluzioni elettrolitiche e non. Definizione di acido e base secondo Arrhenius, Brönsted e Lewis. Prodotto ionico dell'acqua. pH, pOH e idrolisi dei sali. STATO SOLIDO Cella elementare e struttura dei più semplici solidi cristallini. Reticoli cristallini. Classificazione dei solidi. EQUILIBRI TRA FASI Liquefazione dei gas. Diagramma di stato di sostanze pure (acqua e anidride carbonica). CINETICA CHIMICA E CATALISI Velocità e ordine di reazione. Equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Catalisi e catalizzatori. EQUILIBRIO CHIMICO Legge di azione di massa. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Principio di le Chatelier ed influenza della temperatura sull'equilibrio. TERMODINAMICA CHIMICA Primo, secondo e terzo Principio. Entalpia di reazione e legge di Hess. Energia libera ed entropia in una reazione. Criterio di spontaneità . ELETTROCHIMICA Potenziale normale ed effettivo di un elettrodo. Celle elettrochimiche ed equazione di Nernst. Forza elettromotrice di una pila. Reattività di metalli con acidi ossidanti e non. Elettrolisi e leggi di Faraday. CHIMICA ORGANICA Nomenclatura e proprietà dei principali composti organici. I gruppi funzionali più comuni e le loro principali reazioni. Isomeria strutturale.

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I testi consigliati, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal Docente titolare dell'insegnamento. ' P. Atkins, L. Jones, Principi di Chimica, Zanichelli ' Giannoccaro, Doronzo, Elementi di stechiometria, EdiSES ' Manfredotti-Lanfredi, Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana ' R. Michelin A. Munari, Fondamenti di Chimica per l'ingegneria, Cedam ' Petrucci-Harwood, Chimica generale,Principi e moderne applicazioni,Piccin ' Schiavello, Palmisano, Fondamenti di Chimica, EdiSES ' M.S.Silberberg, Chimica, Mc Graw-Hill Materiale utile si trova anche sul sito della didattica online del Politecnico di Torino o nelle pagine web dei singoli corsi.

L'obiettivo dell'insegnamento è quella di sviluppare nello studente l'abilità di riconoscere le principali classi di composti organici e relative principali reazioni chimiche, interpretandole attraverso il concetto di legame chimico, struttura molecolare e come questi influenzino i meccanismi di reazione. Lo studente deve anche rendersi capace di usare la nomenclatura IUPAC per i composti organici e i concetti di isomeria, nonché di conoscere i fondamenti relativi ad alcuni metodi spettroscopici per l'identificazione di prodotti organici. Lo studente saprà riconoscere le principali classi di molecole e macromolecole (naturali e sintetiche), principalmente in ambito alimentare, nonché proporre delle strategie di preparazione di composti che richiedano processi semplici di sintesi. Attraverso il lavoro sperimentale in laboratorio verrà acquisita minima manualità in semplici operazioni sperimentali quali la preparazione e diluizione di soluzioni, la conduzione di analisi spettroscopiche (spettroscopia IR e UV-Vis) su una reazione chimica. Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di: - riconoscere le classi dei composti organici e dei principali componenti organici degli alimenti e la loro nomenclatura IUPAC - conoscere i meccanismi principali delle reazioni chimiche - conoscere le spettroscopie e la loro applicabilità per l'identificazione dei composti organici e i componenti degli alimenti e il controllo delle loro reazioni. Lo studente saprà anche proporre delle strategie di preparazione di composti che richiedano processi semplici con non più di due passaggi sintetici (retrosintesi). Avrà inoltre acquisito le basi teoriche necessarie per affrontare gli insegnamenti successivi, presenti nel percorso didattico, come "Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia"

Primo obiettivo dell'insegnamento è conoscere le principali classi di composti organici, familiarizzando con le loro strutture e le loro reazioni chimiche, interpretate attraverso i meccanismi di reazione. Altri obiettivi sono l'apprendimento di alcuni metodi spettroscopici per l'identificazione di prodotti organici e dell'uso della letteratura scientifica chimica. Poiché si intende far acquisire allo studente le competenze di base di chimica organica contestualizzandole nell’ambito scientifico del corso di laurea, verranno presentati e discussi i gruppi funzionali organici caratteristici dei componenti principali degli alimenti (zuccheri, lipidi, proteine, vitamine), si esamineranno le relazioni tra strutture primarie delle bio-molecole e le loro proprietà (ad esempio le relazioni tra configurazione e temperatura di cristallizzazione, configurazione e odore), si forniranno esempi di reazioni chimiche usate nei processi alimentari. Inoltre con la presentazione di casi studio si evidenzierà come le tecniche spettroscopiche permettano determinazioni analitiche utili per la caratterizzazione, la quantificazione, il monitoraggio di processi che avvengono negli alimenti. Al fine dell'autonomia di giudizio e dell'apprendimento di modalità pratiche, l'insegnamento comprende esercitazioni in aula con esercizi individuali di verifica delle conoscenze teoriche acquisite; inoltre sono previste delle esercitazioni di laboratorio a piccoli gruppi. Dal lavoro sperimentale in laboratorio ci si attende che lo studente acquisisca alcune abilità manuali quali la preparazione di campioni a concentrazione definita e l'esecuzione di analisi spettroscopiche.

Tipo di ibridizzazione e legami primari del carbonio, teoria VSEPR, orbitali atomici e molecolari, polarità di legami e molecole, forze intermolecolari, solubilità , acidità e basicità delle molecole organiche ed i fattori che le influenzano. I composti organici di base (idrocarburi alifatici e aromatici) e relativa nomenclatura IUPAC. Composti derivati: classificazione delle principali famiglie di composti contenenti ossigeno, azoto, zolfo e alogeno derivati. I composti eterociclici. Legami secondari (forze intermolecolari) dei composti organici: effetto sulle proprietà fisiche e sulla solubilità . Caratteristiche dei solventi e relative miscele. Isomeria dei composti organici: metamerie e stereoisomerie conformazionali, geometriche, ottiche. Stati energetici delle molecole organiche (stabilità , reattività ) attraverso la teoria della risonanza: effetti elettronici dei gruppi funzionali organici. Cenno su racemi e loro risoluzione. Reazioni chimiche dei composti organici: classificazione secondo esito e secondo meccanismo di reazione. Reazioni di addizione con meccanismo radicalico, reazioni di addizione con meccanismo elettrofilo, addizioni nucleofile al carbonile. Reazioni di sostituzione elettrofile aromatiche. Reazioni di sostituzione con meccanismo radicalico su idrocarburi saturi, meccanismo radicalico di inibizione con composti organici antiossidanti; Sostituzioni nucleofile alifatiche con meccanismi Sn1 e Sn2, sostituzioni nucleofile aciliche. Eliminazioni unimolecolari e bimolecolari. Macromolecole: polimeri e polimerizzazione. Biomolecole: le principali molecole organiche di interesse biologico (amminoacidi, glucidi, acidi grassi): struttura e principali caratteristiche. Macromolecole biologiche (polisaccaridi, lipidi, e proteine): struttura, proprietà chimico-fisiche e alimentari, reattività caratteristica e principali interazioni nei sistemi biologici. Metodi spettroscopici: elementi di spettroscopia UV-visibile, infrarossa e di risonanza magnetica nucleare NMR, cenni ai fenomeni fisici alla base delle tecniche analitiche e utilizzo delle spettroscopie per il monitoraggio dello sviluppo di una reazione.

Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta (in aula);
Exam: Computer lab-based test; Written test;
... La valutazione è fatta attraverso una prova scritta in aula ed un test informatizzato relativo alle esperienze pratiche svolte in laboratorio. La prova scritta consiste di 10 domande di diversa difficoltà , dal semplice vero/falso alla domanda teorica aperta, su tutto il programma dell'insegnamento. Il tempo a disposizione è di 90 minuti e non è possibile consultare materiale didattico né appunti o altri testi. Con la prova scritta si valutano i risultati di apprendimento attesi, ovvero il riconoscimento dei composti organici e delle loro reattività , delle le isomerie e l'uso della nomenclatura internazionale: in generale lo studente, mediante la prova scritta, deve dimostrare di avere acquisito la capacità di applicare conoscenza e comprensione della chimica organica e della spettroscopia a casi semplici di scelta di processi di sintesi e selezione di tecniche idonee all'analisi qualitativa e quantitativa di prodotti chimici e al controllo di reazioni. Per l'esame scritto l'esito dipende da a) la correttezza delle risposte, b) la pertinenza delle informazioni fornite, c) la capacità di rispondere in modo chiaro, preciso e razionale, motivando adeguatamente le argomentazioni prodotte. Il test informatizzato, relativo alle attività svolte in laboratorio, valuta la capacità critica dello studente nell'interpretare e descrivere le esperienze pratiche svolte in prima persona nel laboratorio didattico e di saper utilizzare la tecnica analitica spettroscopica più idonea ad un determinato contesto. Per la valutazione del test si considerano la correttezza delle informazioni fornite, la appropriatezza del linguaggio (che deve essere chiaro e conciso), e le considerazioni personali pertinenti. Le modalità di svolgimento e le date effettive vengono presentate in dettaglio in aula e tramite materiale informativo scaricabile dal Portale della Didattica.. Il punteggio massimo che può essere ottenuto con la prova scritta è pari a 28 e la soglia per il superamento della è di 17. Il punteggio massimo ottenibile con il test informatizzato sulla prova di laboratorio è pari a 3. Il voto complessivo e finale dell'insegnamento è dato dalla somma dei punteggi ottenuti nelle singole prove. Un ponteggio complessivo superiore a 30 (anche di un solo decimale) permette di ottenere la lode. Gli esiti sono comunicati allo studente tramite il portale della didattica con cui si concorda anche un incontro per la visione delle prove dopo correzione.

Attraverso il Portale della Didattica saranno messe a disposizione degli studenti dispense riguardanti tutti gli argomenti dell'insegnamento, e schede a guida del lavoro in laboratorio e per la preparazione agli esami. I testi consigliati, fra i quali lo studente può scegliere liberamente, sono elencati qui di seguito: - W.H. Brown, T. Poon, Introduzione alla Chimica Organica, VI o VII Ed. EdiSES - P. Y. Bruice, Elementi di Chimica Organica, II o III Ed. EdiSES - J. McMurry, Fondamenti di Chimica Organica, IV Ed. Zanichelli I testi proposti contengono molti esempi e case-studies relativi a biomolecole, compresi prodotti organici dell’agro-alimentare. Per la parte specifica di chimica degli alimenti (facoltativo): - L. Mannina, M. Daglia, A. Ritieni , La Chimica e gli Alimenti, I Ed. CEA (Casa Editrice Ambrosiana)

• Conoscenza e capacità di comprensione (acquisizione delle basi teoriche e sperimentali della meccanica e della termodinamica e comprensione critica delle loro leggi; avvio alla comprensione del metodo scientifico, della natura e delle modalità della ricerca in Fisica). - Applicazione pratica delle conoscenze acquisite (capacità di identificazione degli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario; capacità di applicazione delle leggi e delle teorie a situazioni concrete mediante la risoluzione di problemi). - Apprendimento delle nozioni propedeutiche agli insegnamenti comuni e di indirizzo dei Corsi di Laurea di riferimento.

L’obiettivo principale dell'Insegnamento di Fisica I è di fornire allo studente una solida preparazione scientifica di base volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione quantitativa delle leggi fondamentali della natura, per quanto principalmente attiene alla meccanica e alla termodinamica. A tale scopo, l'insegnamento mira a dotare gli studenti dei necessari strumenti culturali e metodologici.

INTRODUZIONE I ll metodo sperimentale e le grandezze fisiche. L’operazione di misurazione. Dimensioni delle osservabili fisiche e unità di misura. Tipi di incertezze sperimentali e propagazione delle incertezze. CINEMATICA del punto. Richiami di calcolo vettoriale. Sistemi di riferimento. Posizione e spostamento, velocità , accelerazione in una e più dimensioni. Moto uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto vario. Moto in coordinate polari e cilindriche. Coordinate intrinseche (accelerazione tangenziale e normale). Moto circolare ed altri esempi. Cinematica dei moti relativi: leggi di composizione delle velocità e delle accelerazioni. DINAMICA del punto. Leggi di Newton. Forza e massa. Sistemi di riferimento inerziali. Forze in natura. Forze centrali. Forza di gravità . Forza elastica. Forze vincolari. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Sistemi di riferimento non inerziali: forze d’inerzia o apparenti. Lavoro ed energia cinetica: definizione di lavoro, teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale e conservazione dell’energia: campi conservativi di forze ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi ed applicazioni. Oscillatore armonico: moto armonico semplice, cenni al moto armonico smorzato e forzato e al concetto di risonanza. Quantità di moto e momento angolare: quantità di moto e teorema dell’impulso. Momento della forza e momento angolare. Il teorema del momento angolare. Legge di gravitazione universale. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione di Newton, massa inerziale e gravitazionale. Principio di sovrapposizione degli effetti. Campo gravitazionale generato da una massa. Linee di campo e flusso. Potenziale gravitazionale. Teorema di Gauss per il campo gravitazionale. Campo generato da una distribuzione di massa a simmetria sferica ed altri esempi. DINAMICA dei Sistemi di più particelle e URTI. Sistemi discreti e continui. Forze interne ed esterne. Centro di massa. Quantità di moto di un sistema di punti materiali. Teorema del centro di massa (I equazione cardinale della dinamica) e conservazione della quantità di moto. Momento angolare di un sistema: Teorema del momento angolare (II equazione cardinale della dinamica) e conservazione del momento angolare. Riferimento del centro di massa e teoremi di Koenig. Urti: quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti elastici e anelastici di I e II specie. DINAMICA e STATICA del Corpo Rigido. Definizione di corpo rigido. Corpo rigido in pura traslazione. Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso. Momento di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica di un corpo rigido. Moto di rotolamento senza e con strisciamento. Leggi di conservazione per il moto di un corpo rigido. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi ed applicazioni. MECCANICA DEI FLUIDI. Pressione. Statica dei fluidi: legge di Stevino. Leggi di Pascal e di Archimede. Dinamica dei fluidi ideali: linee di flusso e tubo di flusso. Portata. Teorema di Bernoulli. Esempi ed applicazioni. Cenni sul moto viscoso. TERMODINAMICA: calorimetria, I principio e gas perfetti. Termometria, trasmissione del calore. Equilibrio termodinamico e variabili di stato. Trasformazioni termodinamiche: reversibili e irreversibili. Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore. Primo principio della Termodinamica, energia interna. Calorimetria. Gas perfetti. Cenni alla teoria cinetica dei gas. Calore, lavoro ed energia interna. Applicazioni del I principio ai gas perfetti (relazione di Mayer, trasformazioni isoterme e adiabatiche). TERMODINAMICA: II principio ed entropia. Secondo principio della Termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius. Macchine termiche e frigorifere. Rendimento ed efficienza. Ciclo di Carnot ed altri cicli. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Teorema di Clausius. Entropia.

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P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica, vol. I, seconda edizione, EdiSes editore S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa. Fisica generale - Meccanica e Termodinamica, seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana

Lo studente deve acquisire due tipologie fondamentali di conoscenze: (i) la capacità di risolvere problemi concreti mediante programmi da implementare in un linguaggio di programmazione ed eseguire su un calcolatore; (ii) la capacità di comprendere aspetti quantitativi dell’informatica quali prestazioni, capacità di calcolo, rappresentazione dell’informazione, e l’organizzazione degli elaboratori. Queste capacità vengono applicate alla soluzione di problemi di rilevanza pratica.

L’insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si propone un duplice obiettivo: da un lato, introdurre gli studenti alle problematiche legate all’informatica sia dal punto di vista “culturale� che da quello tecnologico. Dall’altro, insegnare l’uso di un linguaggio di programmazione per un elaboratore, quale strumento per la soluzione di problemi reali.

o Teoria [8 ore] + Rappresentazione dell’informazione + Architetture dei sistemi di elaborazione + Architettura software o Problem solving e algoritmi [12 ore] + diagrammi di flusso (flow chart), pseudo-codice per la risoluzione di problemi concreti complessi o Linguaggio Python (40 ore) + Tipi di dato primitivi + Variabili e costanti numeriche + Stringhe e metodi per stringhe + Input e Output di dati numerici e di stringhe + Operatori aritmetici elementari, potenze, funzioni matematiche + Variabili booleane e operatori + Costrutti di controllo di flusso (condizionali e iterativi) + Funzioni e passaggio di parametri + Liste, Insiemi, Dizionari + Strutture complesse (dizionari di insiemi e dizionari di liste) + Lettura e scrittura di file di testo + Gestione delle eccezioni

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• Dispense del corso a cura del docente - Concetti di informatica e fondamenti di Python (Seconda edizione), Cay Horstmann Rance D. Necaise, APOGEO, ISBN 9788891635433, http://www.apogeoeducation.com/concetti-di-informatica-e-fondamenti-di-python.html

Conoscenza della lingua inglese, attraverso l’acquisizione della certificazione IELTS 5.0, che sviluppa le quattro abilità Writing – Listening – Speaking - Reading.

Il Politecnico ha inserito la lingua inglese tra gli insegnamenti obbligatori dei corsi di laurea e richiede il superamento dell’esame IELTS con punteggio 5.0 o certificazione sostitutiva (https://didattica.polito.it/cla/it/certificazioni). A tal scopo il Centro Linguistico d’Ateneo offre una serie di percorsi didattici differenziati sulla base del livello di conoscenza iniziale sia in aula con i CEL sia in autoapprendimento.

Il risultato del test di livello attribuisce un percorso didattico: Beginner: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Elementary: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Pre-Intermediate: Lezioni in aula orientate al livello IELTS 5.0 Objective 5 (o video lezioni) Writing Tutorials Speaking Tutorials Reading Tutorials Listening Tutorials Grammar Tutorials Vocabulary Tutorials Speaking Fluency for IELTS 5.0 Intermediate: Corso IELTS Intensive – videolezioni Writing Tutorials Speaking Tutorials Reading Tutorials Listening Tutorials Grammar Tutorials Vocabulary Tutorials Speaking Fluency for IELTS 5.0 Le attività didattiche sono proposte ciclicamente in corso d’anno. I link di iscrizione sono presenti sul tab Lingue della pagina personale del Portale della Didattica quando il corso/attività è disponibile. Le videolezioni sono accessibili dalla sezione Materiale Propedeutico della pagina personale del Portale della Didattica.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... Il Politecnico organizza una sessione IELTS al mese (escluso agosto). Per tutte le informazioni sulle sessioni IELTS per gli studenti del Politecnico: https://didattica.polito.it/cla/it/ielts

Beginner: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Elementary: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Pre-Intermediate: Complete IELTS Bands 4 – 5 (Student’s book with answers & CD ROM) Cambridge University Press ISBN 978 0 521 179560 Intermediate: IELTS Trainer Six Practice Tests with answers Cambridge University Press

Comprensione degli argomenti trattati e abilità di calcolo nell'utilizzo dei relativi strumenti matematici introdotti. Capacità di riconoscere ed utilizzare adeguati strumenti matematici nelle discipline ingegneristiche. Capacità di costruire un percorso logico utilizzando gli strumenti introdotti.

L'insegnamento di Analisi Matematica II presenta gli argomenti di base dell'analisi matematica delle funzioni di più variabili. I principali argomenti trattati sono il calcolo differenziale per le funzioni di più variabili, con le sue applicazioni, e l'integrazione multipla, curvilinea e di superficie. L'insegnamento presenta inoltre la teoria delle serie numeriche, di potenze e di Fourier.

Richiami sui vettori. Cenni di topologia di R^n. Funzioni di più variabili, campi vettoriali. Limiti e continuità . Derivate parziali e direzionali, matrice Jacobiana. Differenziabilità , gradiente e piano tangente al grafico. Derivate seconde, matrice Hessiana. Polinomio di Taylor. Punti critici, massimi e minimi liberi (1,5 cfu). Integrali doppi e tripli, baricentri. Lunghezza di una curva e area di una superficie cartesiana. Integrali curvilinei e di superficie (solo superfici cartesiane), circuitazione e flusso di un campo vettoriale. Campi conservativi. Teoremi di Green, della divergenza e del rotore (2,5 cfu). Definizioni e criteri di convergenza per le serie numeriche. Serie di potenze. Serie di Fourier (2 cfu).

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

I testi di seguito elencati sono da considerarsi indicativi. Maggiori dettagli verranno forniti dal docente in aula. - C. Bianca, L. Mazzi “Pillole di Analisi Matematica II�, CLUT, 2014 - S. Lancelotti, “Lezioni di Analisi Matematica II�, Celid, 2017. - S. Lancelotti, “Esercizi e quiz di Analisi Matematica II�, Celid, 2017. - V. Barutello, M. Conti, D. Ferrario, S. Terracini, G. Verzini, "Analisi Matematica", volume 2, Apogeo, 2013. - M. Bramanti, C. Pagani, S. Salsa. “Analisi matematica 2�, Zanichelli, 2009. - S. Salsa, A. Squellati. “Esercizi di Analisi matematica 2�, Zanichelli 2011. - C. Canuto, A. Tabacco, "Analisi Matematica II", Springer, 2014. Raccolte di esercizi, per tema, e testi di prove d'esame degli anni precedenti sono disponibili sulla pagina del Portale della Didattica dedicata all'insegnamento.

L'insegnamento propone di fornire agli allievi ingegneri le conoscenze e le metodologie necessarie alla modellazione ed alla rappresentazione grafica di elementi di macchine, con particolare riferimento alla normativa nazionale ed internazionale. Lo studente dovrà acquisire l'abilità di rappresentare e quotare i più comuni organi di macchine, tenendo conto delle esigenze funzionali e produttive nonché di interpretare in modo univoco e corretto disegni di particolari e complessivi.

Il linguaggio base di tutte le attività ingegneristiche è rappresentato, nella maggior parte dei casi, dal disegno che coinvolge l'ingegnere in due attività distinte: la modellazione e la comunicazione. Nell'attività di progettazione ed analisi di sistemi, processi ed impianti industriali, tipici dell'ingegneria industriale, l'ingegnere utilizza il disegno per la scelta della soluzione costruttiva, l'effettuazione dei calcoli di progetto, con le analisi tecnico-economiche comparate delle diverse soluzioni; in questo senso il disegno non si presenta solo come un'attività puramente grafica, ma come la sintesi dell'elevato patrimonio conoscitivo dell'ingegnere in un prodotto rispondente a delle specifiche funzionali, produttive ed economiche. Nella realtà produttiva attuale, il disegno tecnico è un documento per comunicare, in maniera completa, precisa, univoca e rigorosa, tutte le informazioni di un componente industriale con l'obiettivo principale della sua fabbricazione.

INTRODUZIONE AL DISEGNO TECNICO [6 ore]: Il disegno come linguaggio grafico per la comunicazione di informazioni tecniche. Collocazione del disegno nel ciclo di vita del prodotto. Il prototipo digitale. Normazione ed unificazione nell'ambito del disegno tecnico: scale, formati dei fogli, linee e simbologia grafica. PROIEZIONI ORTOGONALI E SEZIONI [12 ore]: Le proiezioni ortografiche di solidi e loro compenetrazione. Le sezioni e relative norme di rappresentazione. Le proiezioni assonometriche. QUOTATURA E LA RAPPRESENTAZIONE DEGLI ERRORI [12 ore]: La disposizione delle quote e relative normative. I sistemi di quotatura. La quotatura funzionale e tecnologica. Le tolleranze dimensionali. Il sistema di tolleranze secondo la normativa ISO. Il sistema di accoppiamento foro-base ed albero-base. Finitura superficiale, rugosità e sua indicazione a disegno. Cenni sulle catene di tolleranze. Cenni sulle tolleranze geometriche. ORGANI E COLLEGAMENTI MECCANICI [9 ore]: Organi filettati: definizioni. Sistemi di filettature e relative norme di rappresentazione e quotatura. Viti, bulloni, ghiere filettate e dispositivi antisvitamento. Collegamenti albero-mozzo. Spine, anelli elastici. Cenni sulla rappresentazione di cuscinetti, cinghie e pulegge.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L'esame consiste in una prova grafica integrata, suddivisa in tre parti: domande di teoria, esercizi di calcolo, disegno. La prova ha una durata di 2h. Le domande di teoria sono volte ad accertare la preparazione teorica degli allievi su tutti gli argomenti trattati durante l'insegnamento. Sono domande del tipo vero/falso e/o risposta multipla (valutazione 1 punto per ciascuna domanda). Nelle domande a risposta multipla, le risposte errate o non date hanno una penalità di -0,25. Nelle domande vero/falso le risposte errate o non date valgono -0,5. L' esercizio di calcolo riguarda la caratterizzazione degli accoppiamenti (valutazione 5 punti). Gli esercizi di disegno riguardano una rappresentazione in 2D con sezioni, viste opportune e quotatura completa di un pezzo in vista isometrica (valutazione 11 punti) e una rappresentazione di un collegamento filettato (valutazione 8 punti). Gli esercizi di disegno si possono svolgere su fogli formato A3 bianchi o A4 bianchi o su carta millimetrata. Durante la prova scritta non si potranno consultare appunti, testi, dispense e formulari. Inoltre, non è ammesso portare in aula dispositivi multimediali con accesso al web (ad esempio, smartphone, smartwatch e tablet). E’ ammesso l’utilizzo della calcolatrice scientifica. L’esame è superato se l’elaborato scritto ottiene un voto da 18/30 a 30/30 (lode inclusa). Gli studenti potranno visionare il compito corretto durante un incontro in presenza la cui data verrà comunicata agli studenti tramite avviso sul portale della didattica in concomitanza con la pubblicazione dei risultati della prova scritta. Non è previsto un esame orale.

1) E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale, vol. I e II, ed. Il Capitello, Torino 2) S. Tornincasa, A. Zompì, E. Vezzetti, S. Moos: Quotatura funzionale degli organi di macchine, Edizioni CLUT, Torino

Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)Al termine dell’insegnamento, lo studente conoscerà : i. i meccanismi molecolari e convettivi di trasporto della quantità di moto, dell’energia e della materia; ii. le equazioni costitutive che descrivono il trasporto molecolare della quantità di moto, dell’energia e della materia; iii. i bilanci integrali e locali di materia, quantità di moto ed energia; iv. i principi fondamentali della meccanica dei fluidi e le caratteristiche dei fluidi newtoniani e non newtoniani; v. i meccanismi di trasporto del calore per conduzione, convezione e irraggiamento; vi. i meccanismi di trasporto della materia per diffusione e convezione; vii. la definizione e il significato fisico dei coefficienti di attrito e dei coefficienti di scambio di calore e di materia; viii. le principali analogie tra i fenomeni di trasporto della quantità di moto, dell’energia e della materia. Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà inoltre in grado di: i. formulare bilanci integrali e locali di materia, quantità di moto ed energia; ii. selezionare le equazioni costitutive appropriate e individuare le ipotesi semplificative applicabili al sistema considerato; iii. impostare e risolvere le equazioni di trasporto in regime stazionario per sistemi caratterizzati da geometrie semplici; iv. calcolare le velocità di trasferimento della quantità di moto, del calore e della materia; v. determinare i coefficienti di attrito e i coefficienti di scambio di calore e di materia; vi. applicare le analogie tra i diversi fenomeni di trasporto; vii. svolgere semplici calcoli di analisi e dimensionamento di sistemi e apparecchiature di interesse per l’ingegneria chimica; viii. interpretare criticamente i risultati ottenuti, verificandone la coerenza fisica e dimensionale; ix. presentare in modo chiaro e rigoroso l’impostazione e la soluzione di un problema di trasporto. Le conoscenze e le capacità acquisite nel modulo costituiscono inoltre la base per l’analisi dei fenomeni di trasporto accoppiati alla reazione chimica, sviluppata nel modulo di Reattori e cinetiche chimiche.Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)Conoscenze da acquisire: - cinetica dei processi chimici omogenei, enzimatici e microbiologici; - bilanci di materia ed energia in reattori ideali continui e discontinui; - modelli fluidodinamici, funzioni distributive dei tempi di permanenza; - ottimazione e controllo termico di processi esotermici. Capacità da conseguire: scegliere il tipo di reattore ed identificare le condizioni operative ottimali in relazione alle caratteristiche del processo chimico;

Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)L’insegnamento integrato fornisce le conoscenze e gli strumenti metodologici necessari per analizzare quantitativamente i fenomeni di trasporto e il funzionamento dei reattori chimici. Il modulo di Fenomeni di trasporto introduce i meccanismi di trasferimento della quantità di moto, dell’energia e della materia e i metodi per determinarne quantitativamente le velocità di trasferimento. Tali conoscenze costituiscono una base essenziale per lo studio dei processi e delle apparecchiature dell’industria chimica, nonché per l’analisi e la progettazione dei reattori affrontate nell’altro modulo dell’insegnamento. Il modulo contribuisce alla formazione dell’ingegnere chimico fornendo gli strumenti necessari per formulare e risolvere bilanci di materia, energia e quantità di moto, analizzare il comportamento dei sistemi di trasporto e svolgere semplici calcoli di analisi e dimensionamento di apparecchiature e processi di interesse industriale. Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)Scopo dell’insegnamento è fornire agli allievi gli strumenti fondamentali per il progetto delle apparecchiature utilizzate nei processi di trasformazione chimica della materia. Nelle lezioni dell’insegnamento sono presentati i principali tipi di reattori omogenei ideali e sono ricavate le relazioni che ne descrivono il comportamento al variare delle condizioni operative.

Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)Parte I. Introduzione ai fenomeni di trasporto e bilanci di proprietà 1.1 Meccanismi molecolari e convettivi di trasporto 1.2 Analogie tra il trasporto della quantità di moto, dell’energia e della materia 1.3 Formulazione dei bilanci integrali di proprietà 1.4 Formulazione dei bilanci locali di proprietà 1.5 Regimi stazionari e transitori 1.6 Principali ipotesi semplificative utilizzate nella formulazione e nella soluzione dei problemi di trasporto Parte II. Trasporto della quantità di moto 2.1 Trasporto molecolare della quantità di moto e legge di Newton 2.2 Viscosità di gas, liquidi, liquidi polimerici, sospensioni ed emulsioni 2.3 Classificazione reologica dei fluidi 2.4 Trasporto convettivo della quantità di moto 2.5 Fenomenologia della turbolenza 2.6 Interazione tra fluido e parete e definizione del coefficiente di attrito 2.7 Formulazione generale delle equazioni di trasporto della quantità di moto 2.8 Soluzione di problemi di trasporto della quantità di moto in geometrie semplici Parte III. Trasporto dell’energia 3.1 Trasporto di energia per conduzione e legge di Fourier 3.2 Conducibilità termica di gas, liquidi e solidi 3.3 Trasporto di calore per convezione forzata e naturale 3.4 Coefficienti di scambio termico all’interfaccia, interazione tra fluido e parete solida e legge di raffreddamento di Newton 3.5 Trasporto di calore per irraggiamento 3.5.1 Legge di Kirchhoff 3.5.2 Legge di Stefan-Boltzmann 3.5.3 Interazione tra radiazione e superfici 3.5.4 Scambio di energia tra corpi neri e grigi 3.5.5 Fattori di vista 3.6 Soluzione di problemi di trasporto del calore in geometrie semplici 3.7 Formulazione generale dell’equazione di trasporto dell’energia 3.8 Bilancio dell’energia meccanica in un fluido ed equazione di Bernoulli generalizzata 3.9 Calcoli di progetto per il dimensionamento di una linea di trasferimento Parte IV. Trasporto della materia 4.1 Trasporto molecolare e convettivo della materia in miscele multicomponente 4.2 Diffusione ordinaria e legge di Fick 4.3 Meccanismi di diffusione non ordinaria 4.4 Formulazione generale delle equazioni di trasporto della materia in una miscela multicomponente 4.5 Modelli semplificati per il trasferimento interfacciale di materia 4.6 Soluzione di problemi di trasporto della materia in geometrie semplici 4.7 Diffusione in mezzi eterogenei e porosi Parte V. Applicazione e verifica delle conoscenze 5.1 Risoluzione guidata in aula di esercizi relativi ai fenomeni di trasporto della quantità di moto, dell’energia e della materia 5.2 Esercizi assegnati per lo svolgimento autonomo, corredati successivamente dalla relativa soluzione 5.3 Attività valutative riguardanti problemi applicativi e calcoli di progetto relativi agli argomenti trattati nell’insegnamentoFenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)Grandezze fondamentali ed equazioni cinetiche: velocità di reazione, conversione, selettività e resa; cinetica dei processi chimici omogenei, ordine di reazione, relazione di Arrhenius, energia di attivazione. Reattori chimici ideali: reattore discontinuo perfettamente miscelato, relazioni conversione-tempo in condizioni isoterme, produttività ottimale, incremento adiabatico di temperatura, profili temporali di conversione e temperatura; reattore continuo tubolare con flusso a pistone: bilanci locali di materia, conversione in sistemi isotermi, bilanci locali di energia, profili assiali di conversione e temperatura in reattori adiabatici e non adiabatici; reattore continuo perfettamente miscelato: conversione in condizioni stazionarie, stabilità e molteplicità di stati stazionari. Sistemi ibridi: reattore tubolare con riciclo, cascata di reattori perfettamente miscelati. Reattori continui con fluidodinamica non ideale: modelli per reattori tubolari: dispersione assiale di materia, modello bidimensionale; modelli per reattori miscelati: zone stagnanti, by-pass, modelli a due parametri; distribuzione dei tempi di permanenza: funzioni distributive, traccianti, stima dei parametri fluidodinamici, micro e macrofluidi, segregazione e sequenza di miscelazione; Selettività e resa in reattori chimici con reazioni multiple: reazioni parallele e consecutive in reattori continui e discontinui, condizioni operative ottimali. Ottimazione di temperatura per processi reversibili esotermici: temperatura ottimale e temperatura di equilibrio, reattore tubolare con stadi adiabatici inter-refrigerati. Run-away in reattori chimici: fenomenologia del run-away, MTSR e TMR, reazioni secondarie, valutazione della criticità . Reattori per processi enzimatici: equazione cinetica di Michaelis-Menten, stima delle costanti cinetiche, influenza delle variabili operative (temperatura e pH), processi enzimatici in reattori continui e discontinui, fenomeni di inibizione competitiva e non competitiva. Reattori per processi microbiologici: equazione cinetica di Monod, stechiometria e bilanci di materia, crescita di biomasse in reattori discontinui e continui, stima delle costanti cinetiche, diagrammi operativi, washout della biomassa in reattori miscelati continui, inibizione da prodotto.

Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)Exam: Written test; Optional oral exam; Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)Exam: Written test;
... Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)La valutazione del modulo si basa su: i. una prova scritta obbligatoria, valutata da 0 a 24 punti; ii. da due a quattro attività valutative svolte durante l’insegnamento, valutate complessivamente da 0 a 8 punti; iii. una prova orale integrativa o facoltativa, prevista nei casi specificati di seguito. La prova scritta ha una durata di 75 minuti ed è costituita da un quesito teorico, valutato fino a un massimo di 10 punti, e da uno o due esercizi di calcolo, valutati complessivamente fino a un massimo di 14 punti. Il quesito teorico può essere articolato in più domande, formulate come quesiti a risposta aperta, dimostrazioni oppure quesiti a risposta multipla. Esso è finalizzato a verificare la conoscenza e la comprensione dei meccanismi di trasporto, delle equazioni costitutive, dei bilanci di proprietà , dei coefficienti di trasferimento e delle analogie tra il trasporto della quantità di moto, dell’energia e della materia. Gli esercizi di calcolo sono analoghi, per impostazione e livello di difficoltà , a quelli svolti durante le esercitazioni in aula o assegnati per lo svolgimento autonomo e successivamente corredati dalla relativa soluzione. Essi verificano la capacità di: i. formulare correttamente i bilanci di materia, quantità di moto ed energia; ii. selezionare i modelli e le relazioni costitutive appropriati; iii. individuare e applicare correttamente le ipotesi semplificative; iv. impostare e svolgere correttamente il procedimento di calcolo; v. utilizzare correttamente le unità di misura; vi. verificare la coerenza fisica e dimensionale dei risultati; vii. interpretare criticamente i risultati ottenuti. Durante la prova scritta lo studente può consultare esclusivamente il materiale fornito dal docente. Non è consentito consultare libri, manuali, appunti o altre fonti di informazione. La prova scritta è considerata superata con un punteggio pari o superiore a 14/24. Il punteggio conseguito nelle attività valutative svolte durante l’insegnamento viene aggiunto al punteggio della prova scritta soltanto se quest’ultima è stata superata. Le attività valutative consistono in un numero compreso tra due e quattro esercizi o problemi di calcolo, da svolgere a casa individualmente oppure, al massimo, in gruppi di quattro studenti. Ciascuna attività è valutata da 2 a 4 punti, in funzione della sua estensione e complessità , per un punteggio complessivo massimo di 8 punti. In caso di mancata consegna delle assegnazioni, allo studente sono attribuiti 0 punti per questa componente della valutazione. Qualora venga omessa soltanto una parte delle consegne, sono attribuiti 0 punti a ciascuna attività non consegnata. La mancata consegna non preclude l’accesso alla prova scritta. Nella valutazione delle attività svolte durante l’insegnamento si considerano: i. la correttezza dell’impostazione e del risultato; ii. la coerenza del procedimento seguito; iii. l’appropriatezza delle ipotesi e dei modelli adottati; iv. la capacità di analizzare e interpretare criticamente i risultati; v. la chiarezza e il rigore della presentazione. Il punteggio preliminare del modulo è determinato sommando il punteggio della prova scritta e quello delle attività valutative, fino a un massimo di 32 punti. Qualora la prova scritta sia stata superata con almeno 14/24, ma il punteggio preliminare sia inferiore a 18/30, lo studente deve sostenere una prova orale integrativa per conseguire la sufficienza. La prova orale integrativa verifica la comprensione dei concetti fondamentali e la capacità di correggere o approfondire gli aspetti risultati insufficienti nella prova scritta. Il superamento della prova orale integrativa consente di conseguire una valutazione finale pari a 18/30. In caso di esito negativo, il modulo non è superato. Qualora il punteggio preliminare, ottenuto sommando il risultato della prova scritta e quello delle attività valutative, sia superiore a 24 punti, lo studente può scegliere di sostenere una prova orale facoltativa. La volontà di sostenere tale prova deve essere comunicata entro 24 ore dalla pubblicazione dei risultati, secondo le modalità indicate dal docente. In assenza di comunicazione entro il termine previsto, il punteggio preliminare viene confermato. La prova orale facoltativa è finalizzata a verificare la comprensione dei concetti teorici discussi durante l’insegnamento, la capacità di collegare i diversi argomenti e la capacità di applicare criticamente le conoscenze acquisite. L’esito della prova orale può modificare il punteggio preliminare di un valore compreso tra −6 e +6 punti. La prova orale può pertanto determinare sia un aumento sia una riduzione della valutazione. Il punteggio risultante dopo la prova orale costituisce la valutazione finale del modulo ed è ricondotto alla scala in trentesimi secondo i criteri indicati di seguito. Un punteggio complessivo pari o superiore a 18 e inferiore a 30 determina il corrispondente voto espresso in trentesimi. Un punteggio complessivo pari o superiore a 30 e inferiore a 31,5 determina una valutazione di 30/30. Un punteggio complessivo pari o superiore a 31,5 consente l’accesso alla valutazione di 30 e lode. La lode viene attribuita all’insegnamento integrato soltanto se lo studente consegue i requisiti previsti per l’attribuzione della lode anche nel modulo di Reattori e cinetiche chimiche.Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)L’esame dell’insegnamento di Reattori e Cinetiche Chimiche consiste in una prova scritta, nella quale sono presenti una domanda aperta riguardante gli argomenti trattati a lezione, e due esercizi di calcolo relativi agli argomenti dell’insegnamento. Durante la prova scritta gli allievi possono consultare esclusivamente il materiale fornito dal docente e non possono usufruire di altre fonti di informazione quali libri, manuali o appunti. La prova scritta ha durata di 1 ora e trenta minuti, e valutazione massima di 30/30. La lode puo' essere ottenuta con la consegna e valutazione positiva della relazione (facoltativa) dell'esperienza di laboratorio. Questa esperienza e' facoltativa, della durata di tre ore, e svolta durante il semestre secondo un calendario concordato tra docenti e studenti. Il voto finale dell’insegnamento di Fenomeni di Trasporto e Reattori Chimici è dato dalla media aritmetica delle votazioni attribuite alla prova di Reattori e Cinetiche Chimiche e alla prova di Fenomeni di Trasporto.

Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Fenomeni di trasporto)R.B. Bird, W.E. Stewart and E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd edition, Wiley, 2002. Fenomeni di trasporto e reattori chimici (Reattori e cinetiche chimiche)Le dispense delle lezioni ed una raccolta di esercizi saranno disponibili sul portale dell'insegnamento. I seguenti riferimenti bibliografici sono consigliati come testi di riferimento in materia di reattoristica: K. .R. Westerterp et al., Chemical reactors design and operation, Wiley O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, Wiley H. S Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

L'insegnamento si propone di trasmettere allo studente le conoscenze di base sulla descrizione matematica dei fenomeni elettromagnetici, partendo da una trattazione dell’elettrostatica e della magnetostatica nel vuoto e nella materia per arrivare ai fenomeni che coinvolgono e campi elettrici e magnetici variabili, la loro sistemazione teorica definitiva attraverso le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche. La comprensione di tali argomenti comporta la capacità dello studente di saper assimilare i concetti teorici esposti a lezione in modo da aver ben chiaro situazioni concrete in cui essi si applicano. Il secondo, non meno importante, obiettivo dell'insegnamento è di trasmettere allo studente l’abilità di applicare le suddette conoscenze a problemi scientifici reali di rilevanza in campo ingegneristico. Questo richiede, ad esempio, la capacità di riconoscere lo strumento matematico più adeguato alla soluzione di esercizi e di applicarlo in modo corretto. A tale scopo, attraverso lo svolgimento di esercizi e la discussione di esempi a lezione, allo studente verrà fornito il metodo e le tecniche necessarie per affrontare un problema di elettromagnetismo.

L'insegnamento fornisce allo studente una cultura di base sui fondamenti dell'Elettromagnetismo, nonché la capacità di ragionare in modo scientifico e di applicare modelli e concetti matematici astratti a problemi scientifici reali e concreti nel campo ingegneristico. E' bene aver presente che si tratta di un insegnamento che, per l'ampiezza del programma e per il livello di approfondimento con cui sono trattati gli argomenti principali, richiede un impegno di studio importante e quindi non va assolutamente sottovalutato.

ELETTROSTATICA [9 h] Richiamo di elettrostatica nel vuoto e la Legge di Gauss– Calcolo del campo e potenziale elettrostatico per varie distribuzioni di cariche – Il ' Dipolo elettrico ' - Capacità e condensatori - Dielettrici isotropi - Energia e densità di energia del campo elettrico. CIRCUITI E CORRENTI ELETTRICHE [9H] Corrente continua: intensità e densità di corrente - Legge di Ohm - Resistenza elettrica ' Conduttori, isolanti - Effetto Joule. MAGNETOSTATICA [9h] Magnetostatica: Il campo magnetico - Forza di Lorentz - Campo magnetico creato da una corrente continua - Legge di Biot-Savart - Leggi di Laplace - Legge della circuitazione di Ampère - Effetto Hall - Campo magnetico nella materia. CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO [10h] Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: Forze elettromotrici e correnti indotte ' Autoinduzione - Circuito RL - Energia e densità di energia del campo magnetico - Circuito oscillante LC ' Corrente di spostamento - Equazioni di Maxwell. FENOMENI ONDULATORI ED ONDE ELETTROMAGNETICHE [8h] Introduzione generale ai fenomeni ondulatori. Onde elettromegnatiche nel vuoto come soluzione dell’equazione di Maxwell. Polarizzazione. Vettore di Poynting. Luce come onda elettromagnetica. Spettro delle onde elettromagnetiche.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

I testi di riferimento sono: - M. Trigiante, "Introduzione all'Elettromagnetismo classico", CLUT, 2020 (il testo include esercizi svolti); . Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, “Elementi di Fisica. Elettromagnetismo e Onde�, EdiSES (Napoli, 2008) - D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica (Elettrologia Magnetismo Ottica)" , Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001) Agli studenti saranno messe a disposizione dispense preparate dal docente ed esercizi svolti.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)L'obiettivo del modulo "Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia" è la conoscenza di base dei sistemi cellulari, con particolare riferimento alle applicazioni in campo biotecnologico e alimentare. Al termine del modulo si richiederà allo studente di: - conoscere i fondamenti della biologia molecolare della cellula; - conoscere la struttura cellulare e i microrganismi; - conoscere i fondamenti del metabolismo cellulare - conoscere i fondamenti della microbiologia alimentare.Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)Il modulo di “Processi di separazione� fornisce conoscenze fondamentali sui seguenti argomenti: i principali processi di separazione chimico-fisica usati nell'industria di processo; il concetto di stadio di equilibrio e di efficienza di stadio; le principali apparecchiature a stadi; i metodi grafici e numerici per il calcolo del numero degli stadi o dell’altezza del riempimento di una unità di separazione; le ipotesi e i limiti applicativi dei modelli matematici usati nelle unità di separazione. Al termine del modulo l'allievo dovrà essere in grado di: eseguire bilanci di materia ed energia di singoli stadi e di intere apparecchiature a stadi; eseguire l'analisi dei gradi di libertà di un'apparecchiatura di separazione a stadi, valutare se un problema è sottospecificato e, nel caso, essere in grado di saturare i gradi di libertà con specifiche adeguate; eseguire il calcolo del numero degli stadi di equilibrio e di quelli reali delle principali apparecchiature di separazione a stadi usate nell'industria di processo.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)Il modulo di "Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia" tratta la biologia molecolare della cellula e la microbiologia e ha i seguenti obiettivi formativi: - la conoscenza di base della biologia cellulare e molecolare (morfologia e fisiologia cellulare, meccanismi molecolari alla base della trasmissione dell'informazione e dell'espressione genica) e della biochimica cellulare. - la conoscenza di base della microbiologia alimentare (fattori chimico-fisici che influenzano la crescita dei microrganismi negli alimenti, interazioni dei microrganismi con gli alimenti). Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)Il modulo di “Processi di separazione� ha il compito di fornire conoscenze fondamentali riguardanti i principali metodi di separazione chimico-fisici. Tali conoscenze sono indispensabili per comprendere e analizzare un processo chimico-fisico e per progettare un'apparecchiatura di separazione.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)Le caratteristiche fondamentali degli organismi viventi Metabolismo, informazione, riproduzione, eredita ed evoluzione. Le macromolecole biologiche: DNA, RNA e proteine L'informazione genetica e le molecole informazionali: introduzione generale e cenni storici. Struttura, funzione e metabolismo del DNA in procarioti ed eucarioti: meccanismi molecolari e regolazione dei processi di replicazione. Struttura, funzione e metabolismo degli RNA in procarioti ed eucarioti: meccanismi molecolari e regolazione del processo di trascrizione. Sintesi proteica in procarioti ed eucarioti: attivazione degli amminoacidi, codice genetico ed interazione codone-anticodone, struttura dei ribosomi, fasi della sintesi proteica. Struttura e funzione delle proteine: proteine fibrose, globulari, enzimi. Sintesi chimica di peptidi. Cenni di ingegneria proteica: la mutagenesi mirata e la manipolazione delle proteine. La tecnologia del DNA ricombinante Isolamento e caratterizzazione dei geni: enzimi di restrizione, vettori di clonaggio, preparazione e screening di banche genomiche. La manipolazione dell'espressione genica nei procarioti. La produzione di proteine ricombinanti negli eucarioti. Colture cellulari e animali transgenici Metabolismo cellulare Vie cataboliche e vie anaboliche. Energia libera delle reazioni biochimiche. Idrolisi dei composti fosforilati. Legami energetici. ATP e ADP. Metabolismo dei carboidrati: la glicolisi ed i suoi meccanismi di regolazione. La gluconeogenesi. Il ciclo degli acidi carbossilici: regolazione e significato del ciclo, vie anfiboliche, reazioni anaplerotiche. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Sistemi cellulari in campo biotecnologico e alimentare Proprieta generali delle cellule procariotiche ed eucariotiche: struttura e organizzazione, modalita di riproduzione. Classi di microrganismi di interesse biotecnologico: virus, batteri, lieviti, funghi filamentosi. Microbiologia alimentare Fattori chimico-fisici che influenzano la crescita microbica negli alimenti. Controllo della crescita microbica negli alimenti. Interazioni microrganismi-alimenti: trasformazione degli alimenti, deterioramento e tossinfezioni alimentari. Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)Introduzione ai processi di separazione chimico-fisici: colonne a piatti e colonne a riempimento; concetto di stadio di equilibrio; schemi a stadi multipli a correnti incrociate, in controcorrente e in controcorrente con riflusso; analisi e calcolo dei gradi di libertà di apparecchiature a stadi. Vaporizzazione parziale di una miscela multicomponente: gradi di libertà e specifiche di progetto; equazione di Rachford-Rice; metodi di risoluzione numerica. Estrazione liquido-liquido: apparecchiature di estrazione; specifiche di progetto e gradi di libertà ; calcolo con diagrammi triangolari (controcorrente, sistemi diluiti); calcolo con metodi semplificati grafici e analitici. Assorbimento/deassorbimento di gas. Colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà ; calcolo del numero di stadi in sistemi diluiti e in sistemi concentrati (metodi grafici e analitici). Colonne a riempimento: equazioni di progetto e calcolo in sistemi diluiti e concentrati. Distillazione continua in colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà ; metodo di Ponchon-Savarit; metodo di McCabe-Thiele; metodo di Riccati; metodo di Underwood. Metodi semplificati per la distillazione multicomponente. Distillazione discontinua.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)Exam: Compulsory oral exam; Individual essay; Group essay; Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)Exam: Written test; Optional oral exam;
... Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)La verifica dell'apprendimento avviene mediante un esame orale (sino ad un massimo di punti 28) che verterà su tutti gli argomenti del modulo. La durata del colloquio e di circa 45 minuti, saranno poste al minimo cinque domande. Sarà inoltre valutata la relazione relativa ai risultati ottenuti in laboratorio (sino ad un massimo di punti 2), relazione che sarà preparata individualmente o in gruppo sulla base delle modalità di accesso al laboratorio.Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)L’esame consiste in una prova scritta della durata di due ore e quaranta minuti e in un’eventuale prova orale facoltativa. Lo scopo delle prove è quello di esaminare la comprensione teorica della materia e la capacità di applicare la teoria e i metodi di calcolo per risolvere esercizi. In particolare, lo studente dovrà aver compreso i principi chimico-fisici, i metodi matematici e le procedure di calcolo per progettare le unità di separazione spiegate a lezione e applicare tali conoscenze per risolvere specifici problemi di progetto. La prova scritta consisterà in esercizi di calcolo e domande di teoria a risposta breve. Solo gli studenti che avranno conseguito nella prova scritta una votazione pari ad almeno 21/30 potranno accedere, se lo desiderano, alla prova orale, che verterà sulla parte teorica del programma. Durante la prova scritta gli studenti potranno consultare esclusivamente il materiale fornito dal docente; non sarà pertanto consentito l’utilizzo di altre fonti di informazione, quali libri, manuali o appunti.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)I testi di riferimento consigliati sono: B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. L'essenziale di biologia molecolare della cellula, IV edizione, Zanichelli, Bologna 2015 D.L. Nelson, M.M. Cox, I principi di biochimica di Lehninger, V edizione, Zanichelli, Bologna, 2015 G. Deho, E. Galli, Biologia dei microrganismi, III edizione, CEA, Bologna, 2018 G.A. Farris, M. Gobbetti, E. Neviani; M. Vincenzini. Microbiologia dei prodotti alimentari, CEA, Bologna, 2012 I testi per approfondimenti sono: T.A.Brown Biotecnologie molecolari Principi e tecniche, II edizione, Zanichelli, Bologna, 2017 Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)Testi di riferimento consigliati: Unit Operations of Chemical Engineering / W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott. New York: McGraw-Hill, 1993. Testi consigliati per approfondimenti: Mass-Transfer Operations / R.E. Treybal. New York: McGraw-Hill, 1981. Equilibrium-Stage Separation Operations in Chemical Engineering / E.J. Henley, J.D. Seader. New York: Wiley, 1981.

I risultati dell'apprendimento sono da vedersi in una formazione di base sui materiali di interesse ingegneristico, capace di coniugare aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione. Al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - dimostrare conoscenze di base sulle varie classi di materiali e sulle loro proprieta’ (in particolare le proprieta’ meccaniche e termiche) - conoscere la dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - come applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per renderlo più adatto alla specifica applicazione; - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto.

L'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, in particolare alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazioni, sottolineando le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali e innovativi, attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. La trattazione è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano condizionarne la scelta. Accanto agli approfondimenti teorici, verranno discussi esempi applicativi che consentano allo studente di sviluppare di una corretta procedura di selezione dei materiali in fase di progettazione.

Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristico (metalli, ceramici, polimeri, vetri e compositi) e classificazione dei materiali. Struttura dei materiali cristallini e amorfi (richiami al corso di Chimica). Difetti reticolari, costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, fasi intermedie). Diffusione allo stato solido, nucleazione e crescita. Diagrammi di stato e trasformazioni in condizioni di equilibrio (fusione/solidificazione); fondamenti dei trattamenti termici (leghe FeC), evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà , raffreddamento di non equilibrio. Principali proprietà dei materiali: proprietà meccaniche (incluso comportamento elastico e plastico dei materiali e correlazione alla struttura dei materiali, metodi di rafforzamento dei materiali metallici); proprietà termiche; proprietà elettriche; proprietà ottiche; proprietà magnetiche; resistenza alla corrosione. Proprietà utilizzi e preparazione di leghe non ferrose, materiali ceramici, vetri e vetroceramici, materiali polimerici e compositi.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L'esame è strutturato in modo da verificare le conoscenze acquisite dallo studente in merito alla struttura ed alle proprietà dei materiali ed alle correlazioni fra le medesime, nonchè in modo da verificare la capacità dello studente di elaborare le conoscenze acquisite. L'esame consiste in 11 domande: - 3 esercizi numerici (1 sulle proprietà meccaniche, 1 sulle proprietà termiche, 1 sui diagrammi di stato) - 7 quiz a risposta multipla ( Per ogni risposta sbagliata sarà applicata una penalizzazione. Ogni risposta non data vale 0 punti.) - 4 domande aperte Il punteggio massimo totale sarà 32 punti, pari a 30L. Il risultato minimo per superare l’esame è 18/30. La durata dello scritto è di 70 minuti; non è possibile consultare testi/appunti durante l’esame. Non sono ammessi calcolatori portatili o tablet, né l’uso di apparecchi per scattare fotografie. E’ possibile usare soltanto i fogli forniti dalla docente, penna (non matita) e calcolatrice. Per chi viene sorpreso con materiale non consentito sul piano di lavoro o sotto il banco, è previsto l’immediato annullamento della prova con allontanamento dall’aula. Si richiede di tenere in evidenza un documento valido con fotografia. Durante la prova non è permesso uscire, se non ritirandosi o dopo la consegna definitiva dell’elaborato.

W. D. Callister "Scienza e Ingegneria dei Materiali: una Introduzione" – EdiSES

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà avere la capacità di valutare calore e lavoro scambiati nella evoluzione di sistemi multicomponenti in presenza di trasformazioni fisiche e chimiche, nonchè di effettuare l'analisi del bilancio energetico e entropico dei sistemi investigati. Sarà in grado di eseguire il calcolo delle condizioni di equilibrio per un sistema multicomponenti con e senza reazione chimica. Dovrà conoscere, in termini generali, il comportamento di un sistema reale per valutarne lo scostamento dall'idealità , dimostrando di saper valutare i valori delle fugacità e delle attività dei componenti. Sarà infine in grado di stimare le proprietà termodinamiche di sostanze pure e di miscele a partire da grandezze facilmente misurabili, quali calori specifici e proprietà volumetriche.

L'insegnamento ha lo scopo di fornire agli studenti del secondo anno i concetti e le nozioni di base per lo studio delle variazioni energetiche che accompagnano le reazioni chimiche e i passaggi di stato. L'aspetto principale dell'insegnamento riguarda l'individuazione delle condizioni chimiche e fisiche nelle quali avvengono le suddette trasformazioni, sia per ottenere con la massima resa possibile i prodotti delle reazioni stesse, sia per ottenere energia o nella forma di calore o nelle forme di energia elettrica o meccanica. Una prima parte dell'insegnamento riguarderà la trattazione generale della termodinamica, con l'introduzione al calcolo dell'energia libera di Gibbs e del potenziale chimico, cui seguirà lo studio delle condizioni di equilibrio dei sistemi chimici con particolare riferimento alle reazioni chimiche ed agli equilibri dei sistemi eterogenei.

Sistema e stato termodinamico. Equilibrio, processi e trasformazioni, temperatura, calore, lavoro. Primo principio della termodinamica. Energia interna, entalpia, calori specifici. Passaggi di stato e effetti termici. Gas perfetto. Secondo principio della termodinamica e entropia. Il bilancio entropico. Valutazione di U, H e S per sistemi semplici. Energia libera di Helmoltz e Gibbs. Relazioni di Maxwell. Trasformazioni spontanee e condizioni di equilibrio. Potenziale chimico. Regola delle fasi. Terzo principio. Comportamenti qualitativi dei fluidi puri. Transizione di fase. Tensione di vapore. Condizioni critiche. Equazioni di stato. Calcolo di proprietà termodinamiche. Equilibrio monocomponente fra più fasi: equazione di Clapeyron. Cicli termodinamici diretti e inversi. Sistemi multicomponenti: grandezze parziali e proprietà di miscela. Fugacità , attività . Comportamento degli elettroliti. Equilibri di fase: sistemi liquido-vapore e liquido-liquido; ripartizione di soluti; solubilità . Diagrammi di stato. Proprietà colligative delle soluzioni. Calcolo degli equilibri chimici per sistemi ideali e reali. Cenni di elettrochimica: celle elettrochimiche, potenziali d'elettrodo, equazione di Nernst.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Written test; Optional oral exam;
... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. Esso è formato da una prova scritta della durata di un'ora e mezza comprendente esercizi numerici, simili a quelli svolti nelle esercitazioni, che hanno lo scopo di valutare la capacità di eseguire calcoli applicativi, e semplici quesiti teorici, per verificare la conoscenza di base degli argomenti esposti nell'insegnamento. Durante lo svolgimento dello scritto non è consentito tenere e consultare appunti, libri o formulari. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e sostenere l'eventuale prova orale. Superato lo scritto, lo studente può decidere di concludere l'esame (in questo caso il voto massimo ottenibile è 27/30) oppure affrontare una ulteriore prova orale, finalizzata a valutare in profondità la comprensione dei contenuti dell'insegnamento e la capacità di applicare i risultati teorici visti a lezione. Informazioni aggiuntive saranno riportate sulla pagina dell'insegnamento.

Le dispense relative ai bilanci di materia, energia e entropia sono disponibili sul portale. Per la parte restante dell'insegnamento si utilizza: I.N. Levine, Physical Chemistry, McGraw-Hill. Altri testi di riferimento: S.I. Sandler, Chemical, Biochemical and Engineering Thermodynamics, Wiley. M.D. Koretsky, Engineering and Chemical Thermodynamics, Wiley.

L’insegnamento è svolto in parallelo con quello di Impianti chimici e a valle di tutti gli altri insegnamenti caratterizzanti l’ingegneria chimica e di processo, ed ha l’ambizione di completare la formazione di base dell'ingegnere chimico attraverso l’applicazione delle competenze acquisite in problemi di carattere pratico quali quelli dell’industria chimica cosiddetta “pesante�. Attraverso la frequenza del corso, lo studente dovrà acquisire: - la conoscenza approfondita delle reazioni chimiche e delle operazioni unitarie che sono alla base dei principali processi della chimica industriale; - la capacità di comprendere i vari aspetti di un processo chimico (termodinamica, cinetica, catalisi, tipologia di reattori, condizioni operative, schemi di impianto, aspetti di sicurezza, ambientali ed economici) e di come il loro concorrere determini la prestazione industriale; - la capacità di risolvere problemi di calcolo relativi ad equilibri e bilanci di materia ed energia concernenti processi della chimica industriale (e quindi di tradurre dei concetti di base in aspetti quantitativi di ordine pratico); - la capacità di eseguire in modo corretto esperienze di laboratorio in gruppo finalizzate all'acquisizione di misure utili per l'interpretazione di cinetiche e/o equilibri, e la capacità a comunicarne i risultati in maniera pubblica. Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica, lo studente deve: - saper redigere relazioni tecniche corrette; - essere in grado di elaborare statisticamente i risultati di misurazioni ripetute; - essere in grado di elaborare i risultati numerici secondo modelli teorici.

L'insegnamento fornisce le competenze necessarie per la comprensione dei principali processi dell'industria chimica, con la doppia ottica della progettazione e della gestione del processo industriale. L’obiettivo generale dell’insegnamento è quello di fornire allo studente le capacità di sintesi e di analisi critica, sulla scorta delle competenze maturate in tutti gli insegnamenti precedentemente impartiti, dei fenomeni fisici in gioco e delle Unità Operative impegnate nello sviluppo di processi chimici di interesse applicativo. Più nel dettaglio, ci si propone di: - stimolare l'approfondimento delle conoscenze chimiche finalizzate alle applicazioni industriali; - fornire agli allievi una metodologia di calcolo concernente gli equilibri ed i bilanci di materia ed energia relativi ai processi chimici industriali; - indurre la conoscenza e la corretta interpretazione di processi attuati dall'industria chimica; - fornire i criteri generali per la realizzazione di un processo chimico.

Processo chimico industriale, materie prime, chimica di base, chimica fine e di specialità (3 h). Equilibri in fase gassosa e in fase liquida, equazioni di bilancio (di materia e di energia) in sistemi aperti, (7.5 h). Catalisi e catalizzatori: adsorbimento fisico e chimico, isoterme, con esercitazioni di laboratorio, catalisi eterogenea, preparazione e caratteristiche dei catalizzatori, catalisi omogenea (12 h, incluso il laboratorio in squadre). idrogeno: processi di produzione e purificazione del gas di sintesi: steam reforming, ossidazione parziale, water gas shift; separazione della CO2 con processi di assorbimento fisico e/o chimico; metanazione e lavaggio con azoto liquido. (27 h). Ciclo dell'azoto: sintesi ammoniaca, acido nitrico, abbattimento ossidi di azoto (22 h). Zolfo, acido solforico (19.5 h). Liquefazione e distillazione dell’aria: processo Linde (9 h).

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova pratica di laboratorio; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Written test; Optional oral exam; Practical lab skills test; Group project;
... L'esame finale consiste in una prova scritta relativa alla risoluzione di problemi simili a quelli svolti negli esercizi in aula e una prova orale facoltativa. Nella prova scritta (2 ore) viene proposto un esercizio di calcolo, che può essere di verifica o di progettazione di un processo della chimica industriale; durante il test è permesso consultare libri, dispense, manuali, varie forme, ad eccezione delle note "manoscritte"; l'obiettivo della prova scritta è costituito dalla valutazione della capacità di eseguire calcoli in contesti "aperti", cioè quando non tutte le variabili di stato sono state fissate e le opzioni decisionali sono delegate allo studente (sulla base di concetti appresi su specifici processi reali). La valutazione numerica dell'esame scritto rappresenta il 75% del voto finale; un altro 25% è costituito dal voto ottenuto dall'esperienza di laboratorio. Nell'esame orale facoltativo (una sola domanda di tipo nozionistico) verrà verificata la preparazione dello studente in merito ad alcuni aspetti teorici nei processi insegnati, con l'obiettivo di affinare il voto acquisito (+/- 2 punti sul voto maturato).

Poiché l’insegnamento tratta una sintesi di argomenti scelti di chimica industriale, è stato sviluppato materiale didattico apposito che è messo a disposizione degli allievi attraverso il portale della didattica. In modo analogo sono messi a disposizione esercizi e temi trattati nelle esercitazioni in aula, utili per la preparazione dell'esame scritto. Per approfondimenti si segnalano i seguenti testi: • J.A. Moulijn, M. Makkee, A. Van Diepen, Chemical Process Technology, Ed. Wiley, Chichester, UK, 2001. (TESTO UFFICIALE DI RIFERIMENTO) • R.M. Felder e R.W. Rousseau (2000) Elementary Principles of Chemical Processes, J. Wiley • E. Stocchi, Chimica industriale, voll. I e II, Ed. Edisco, Torino. • K. Liu, C. Song, V. Subramani, Hydrogen and Syngas Production and Purification Technologies, Ed. Wiley, Hoboken NJ, 2010.

Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)L'obiettivo principale è lo sviluppo della capacità di progettare e gestire autonomamente sistemi di controllo automatico. In particolare gli allievi acquisiranno le conoscenze e le abilità volte a: - ricavare modelli matematici dettagliati e semplificati per lo studio della dinamica dei processi chimici - simulare il comportamento dinamico dei processi al calcolatore - programmare attività industriali di sperimentazione per l'identificazione parametrica (cioè la determinazione delle costanti e dei parametri che compaiono in tali modelli) - scegliere e progettare il tipo di strumentazione industriale necessaria per il controllo automatico - progettare sistemi di controllo feed-back proporzionali, proporzionali integrali, proporzionali derivativi e proporzionali integrali derivativi - avere familiarità con le tecniche di controllo avanzate (feed-forward, rapporto, auctioneering, ...) - leggere e comprendere un Piping and Instrumentation DiagramControllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)Conoscenze da acquisire: Concetti di rischio e pericolo e loro quantificazione; Responsabilità e compiti secondo la normativa vigente; Proprietà pericolose delle sostanze e preparati; Tipologie di incidenti industriali. Capacità da conseguire: individuare rischi e pericoli connessi con la presenza di determinate sostanze considerate le condizioni di processo; Stimare le conseguenze di un evento incidentale; Prevenire un incidente industriale; Minimizzare le conseguenze di un incidente industriale approfondire autonomamente argomenti specifici mediante la lettura di testi e pubblicazioni tecnico-scientifiche.

Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)L'insegnamento intende introdurre gli studenti del terzo anno alle problematiche di base del controllo automatico. L'insegnamento parte dallo studio della dinamica dei processi chimici ed alimentari, trattati con i modelli semplificati studiati negli insegnamenti precedenti di fenomeni di trasporto, termodinamica e reattori chimici. Tali modelli vengono quindi risolti analiticamente con strumenti matematici adeguati, quali trasformate di Laplace, e numericamente, utilizzando simulatori dinamici quali Simulink e Matlab. Vengono poi analizzate le logiche di controllo feed-back classiche con particolare attenzione a stabilità e progettazione dei sistemi controllo. Infine vengono brevemente presentate le tecniche di controllo avanzate, la strumentazione industriale (con particolare attenzione all'industria alimentare) e le nozioni di base relative a stesura e lettura di un Piping and Instrumentation Diagram.Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)La sicurezza di processo è quella materia che si occupa di prevenire infortuni ed incidenti attraverso la definizione delle corrette modalità di progettazione e di conduzione dei processi produttivi oltre che attraverso la formazione specifica del personale coinvolto ad ogni livello. In questo contesto il modulo di sicurezza si propone di fornire allo studente i concetti base di prevenzione dei rischi nell'industria di processo. Si presentano sommariamente le norme vigenti, gli obblighi e le relative responsabilità che un Ingegnere dovrà sostenere nel corso della propria carriera lavorativa. Succesivamente si presentano i concetti di rischio e pericolo, i concetti di rischi chimico e le proprietà pericolose delle sostanze (tossicità , infiammabilità , ecc.) affinchè l'allievo possa valutare i pericoli derivanti dall'uso di prodotti tossici e/o infiammabili al fine di garantire la salubrità dell'ambiente di lavoro e proteggere l'ambiente circostante uno stabilimento. Si presentano le principali tipologie di scenari incidentali (esplosioni, incendi, rilasci tossici) e si forniscono gli strumenti metodologici e operativi per valutare pervenirne l'accadimento e minimizzarne l'entità delle conseguenze.

Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)Introduzione al controllo di processo: - Specifiche e necessità del controllo per un impianto di processo; - Configurazioni generali di sistemi di controllo: feed-back e feed-forward; - Struttura e componenti del sistema di controllo e risposta in transitorio. Studio del comportamento dinamico di processi chimici - Bilanci macroscopici e locali di materia, energia e quantità di moto; - Elementi introduttivi all’analisi dinamica: trasformata di Laplace; - Dinamica dei sistemi lineari a basso ordine e di ordine superiore; - Sistemi a risposta inversa e con ritardo. Analisi della risposta in frequenza. Controllo di processi chimici - Controllo di sistemi SISO (single-input/single-output); - Sistemi di controllo a retro-azione (feedback) e loro progettazione; - Sistemi di controllo avanzati per processi con dinamiche "complesse"; - Controllo con sistemi digitali e controllo digitale diretto; - Significato, utilizzo e strutture di P&ID (Piping and Instrumentation Drawings); - Esemplificazioni particolari per impianti e apparecchiature tipiche dell’industria di processo; - Monitoraggio del processo: misura di portata, temperatura, pressione, viscosità e composizione; Simulazione di processo - Introduzione ai simulatori dinamici (Simulink e Matlab Control System Toolbox).Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)Le norme, gli obblighi e le responsabilità in materia di sicurezza del lavoro. Il fenomeno infortunistico e quello delle malattie professionali. I rischi nell'industria di processo La tossicità delle sostanze. Prevenzione e protezione contro gli incendi ed esplosioni. Scenari incidentali: UVCE, Fireball, Jet Fire, Pool fire, rilasci in atmosfera

Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato progettuale individuale; Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)Exam: Written test; Optional oral exam; Individual project; Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)La verifica dell’apprendimento ha l’obiettivo di accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma dell’insegnamento, la capacità dello studente di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi, anche tramite l’uso degli strumenti informatici visti durante l’insegnamento. Essa avviene mediante una prova scritta, in cui viene accertata la conoscenza della materia tramite quesiti teorici. Durante lo svolgimento della prova non è consentito consultare libri o appunti. I risultati della valutazione vengono comunicati sul portale della didattica. La valutazione dell’esame scritto costituirà il 50% del voto finale, mentre il restante 50% verrà dalla valutazione delle esercitazioni di calcolo individuale. Viene data la possibilità allo studente di sostenere una ulteriore prova orale facoltativa.Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)La prova scritta verte sui contenuti del modulo di sicurezza e si compone di 20 domande a risposta chiusa ed una a risposta aperta che consiste in un esercizio di calcolo del tipo affrontato ad esercitazione. Il risultato di questa prova è espresso in trentesimi e fa media col voto del colloquio orale obbligatorio. Al fine di superare il modulo di sicurezza occorre conseguire almeno 18/30 sia nella prova scritta che durante il colloquio orale. Si accede al colloqui orale solo dopo aver conseguito la sufficienza nella prova scritta

Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Controllo e strumentazione per i processi chimici)I seguenti testi sono consigliati per chiarimenti sugli argomenti trattati a lezione: 1. Chau. P.C., Process Control (a first course with Matlab). Cambridge University Press, 2002. 2. Seborg, D.E., T.F. Edgar, D.A. Mellichamp and F.J. Doyle III, Process Dynamics and Control. John Wiley & Sons, New York, 2010. 3. Ogunnaike, B. A., Ray, H. E. Process Dynamics, Modeling and Control. Oxford University Press, 1994.Controllo, strumentazione e sicurezza per i processi chimici (Sicurezza nei processi industriali)Daniel Crowl, Joseph F. Louvar, Chemical Process Safety, Prentice Hall eds., 3rd ed., 2011

Gli studenti saranno in grado di analizzare semplici circuiti elettrici in vari regimi di funzionamento e di analizzare fenomeni transitori con particolare riferimento ai circuiti del primo ordine e del secondo ordine; di analizzare semplici circuiti trifasi; di comprendere il principio di funzionamento di trasformatori, motori elettrici e impianti elementari; di comprendere gli aspetti elementari della sicurezza elettrica. Inoltre, gli studenti saranno in grado di analizzare sperimentalmente alcuni circuiti elementari. Le esercitazioni in aula e in laboratorio tecnologico, spesso svolte a piccoli gruppi, avranno anche lo scopo di accrescere le capacità di cooperazione tra gli studenti.

L’obiettivo generale dell’insegnamento è quello di fornire al non specialista una conoscenza dell’elettrotecnica di base e delle sue applicazioni fondamentali. L'insegnamento, introduttivo all’elettrotecnica, fornisce le competenze di base necessarie per la comprensione dei circuiti elettrici nelle applicazioni industriali. I contenuti dell’insegnamento fanno particolare riferimento alla teoria dei circuiti a parametri concentrati e a elementi di elettromagnetismo applicato. In particolare, si insegnano le basi metodologiche per l'analisi teorica e sperimentale di circuiti elettrici in corrente continua, in regime sinusoidale e in transitorio, e i principi di funzionamento di macchine e impianti elettrici, anche con riferimento ai problemi di sicurezza.

1. Teoria dei multipoli. Variabili elettriche fondamentali: correnti e tensioni; unità di misura; amperometri e voltmetri ideali. Leggi di Kirchhoff. Potenza elettrica, convenzione dei generatori e degli utilizzatori, conservazione della potenza. 2. Elementi circuitali adinamici: generatori di tensione e di corrente; resistori lineari; corto-circuito e circuito aperto, interruttori; relazioni costitutive, diagrammi tensione–corrente, considerazioni sulle potenze. Bipoli affini: retta di carico; condizione di massimo trasferimento di potenza; rendimento. Resistori in serie e in parallelo. Partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalenza di un bipolo. Esempi di calcolo della resistenza equivalente di bipoli resistivi. Trasformazioni stella–triangolo e triangolo–stella. 3. Teoremi delle reti lineari: di sovrapposizione degli effetti; di Thevenin e di Norton. Formula di Millman. Metodo dei potenziali dei nodi. 4. Componenti e circuiti dinamici elementari: condensatori; induttori; induttori accoppiati e trasformatore ideale. Relazioni costitutive. Considerazioni energetiche. Concetti di transitorio e di regime nei circuiti lineari. Studio di fenomeni transitori nei circuiti RC, RL ed RLC. 5. Circuiti in regime sinusoidale: metodo simbolico e fasori, leggi di Kirchhoff ed equazioni costitutive nel dominio della frequenza, impedenza e ammettenza dei bipoli. Potenza in regime sinusoidale, potenza attiva, reattiva e complessa. Teorema di conservazione delle potenze (T. di Boucherot); rifasamento degli impianti elettrici. 6. Circuiti trifasi: definizioni, generatori e utilizzatori trifasi, collegamenti a stella e a triangolo, metodi di soluzione di circuiti trifasi simmetrici ed equilibrati. Potenza nei circuiti trifasi e sua misura. Esempi di carichi squilibrati: interruzione o corto–circuito di una fase. 7. Elementi di elettromagnetismo. Cenni sui principi di funzionamento delle macchine elettriche e condizioni operative d’impiego delle medesime. 8. Elementi di sicurezza elettrica. 9. Laboratorio tecnologico e computazionale. Utilizzo della strumentazione di laboratorio (multimetro, oscilloscopio, generatori di segnali, alimentatori). Analisi sperimentale di circuiti in corrente continua e in corrente alternata e di fenomeni transitori nei circuiti R-C, R-L e R-L-C. Circuiti con amplificatori operazionali. Simulazione di circuiti tramite procedure di calcolo automatico.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Renzo Perfetti, Circuiti elettrici, terza edizione, Zanichelli, 2024, ISBN: 9788808299666 Dispense delle lezioni. Giulio Fabricatore, Elettrotecnica e applicazioni, Liguori, Napoli. ISBN: 8820724146. M. Repetto, S. Leva, Elettrotecnica. Elementi di teoria ed esercizi, Città Studi Edizioni, Milano, ISBN 8825173830.

Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine dell’insegnamento gli studenti e le studentesse saranno in grado di: -conoscere le principali apparecchiature per lo scambio di calore, materia e quantità di moto utilizzate nei settori chimico e alimentare; -comprendere i principi di funzionamento degli scambiatori di calore, degli evaporatori, delle tecniche del freddo e degli impianti di concentrazione; -conoscere le basi teoriche e applicative dei processi di cristallizzazione ed essiccamento con riferimento alle diverse tipologie di apparecchiature; -comprendere il ruolo e il funzionamento dei recipienti agitati meccanicamente e delle apparecchiature per miscelazione in diversi sistemi (liquido/liquido, liquido/solido, con immissione di gas); -conoscere le principali operazioni fisiche di separazione (filtrazione, comminuzione, estrazione, separazione per densità ) e le relative applicazioni nell’industria alimentare e chimica; -acquisire consapevolezza delle interrelazioni tra apparecchiature e processi industriali, anche in termini di efficienza energetica, sicurezza e requisiti igienico-sanitari. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: -selezionare l’apparecchiatura più idonea in funzione del processo, della natura delle materie prime e del prodotto finale; -eseguire semplici dimensionamenti preliminari di scambiatori di calore, evaporatori, cristallizzatori, essiccatori e recipienti agitati; -valutare le prestazioni di impianti per la refrigerazione e proporre soluzioni basate su diverse tecnologie (compressione, assorbimento, pompe di calore); -interpretare e utilizzare strumenti grafici e diagrammi tecnici (es. diagramma psicrometrico) per la progettazione e la verifica delle operazioni di essiccamento; -analizzare casi studio di impianti reali, identificando criticità e opportunità di miglioramento in termini di efficienza operativa ed energetica; -integrare aspetti di sicurezza, sostenibilità nella valutazione e nella scelta delle apparecchiature.

Nell’evoluzione del sistema produttivo industriale, le lavorazioni chimiche sono andate progressivamente affinandosi sviluppando apparecchi ed impianti che sono stati fatti propri dal settore alimentare, che raffina, trasforma ed unisce sostanze oggettivamente identificabili come prodotti chimici ancorché di origine prettamente naturale. L'insegnamento si propone di illustrare agli allievi e alle allieve le più diffuse attrezzature che, dall’ originale logica dettata dall’uso in campo chimico, sono state adattate all’impiego in campo alimentare. L'insegnamento può essere quindi visto come la presentazione di apparecchiature per le Operazioni Unitarie classiche dell’ingegneria chimica integrata da cenni sui processi evolutivi seguiti nel trasferimento al settore alimentare e della descrizione delle più moderne interpretazioni si largo impiego industriale.

A. Apparecchiature per lo scambio di calore (5 CFU) 1. Scambiatori di calore senza passaggi di stato -A tubi coassiali -A fascio tubiero -A piastre (per liquidi alimentari, es. lattiero-caseario) -Per gas 2. Scambiatori di calore con passaggi di stato -Uso del vapore saturo come mezzo riscaldante -Generatori di vapore (a tubi di fumo, a tubi d’acqua) -Distribuzione vapore e scaricatori di condensa -Condensatori 3. Evaporatori -A tubi corti (con riciclo) -A tubi lunghi (senza riciclo) -Con termocompressione (compressore meccanico, termocompressore) -Impianti a multipli effetti -Condensatori barometrici 4. Tecniche del freddo -Ripasso di teoria dei cicli inversi -Ciclo a compressione di vapore: componenti e fluidi refrigeranti -Impianti frigoriferi ad assorbimento, effetto termoelettrico, pompe di calore B. Apparecchiature per lo scambio di calore e materia (1,5 CFU) 1. Cristallizzatori -Discontinui (nucleazione, accrescimento, nucleazione secondaria) -Continui 2. Essiccatori -Diagramma psicrometrico -Essiccatori discontinui e continui -Essiccatori per sospensioni (es. latte in polvere) C. Apparecchiature per lo scambio concomitante di calore e quantità di moto: recipienti agitati (2 CFU) -Miscelazione in fase liquida (olio d’oliva) -Sistemi liquido/solido -Sistemi con immissione di gas (salse, prodotti a base cacao) D. Apparecchiature per operazioni fisiche (1,5 CFU) 1. Filtri -Filtri pressa (enologia, birrifici, trattamento reflui) -Filtri a foglia/cilindro (alimentare) -Filtri per aeriformi (cicloni, maniche, elettrostatici) 2. Macchine per la comminuzione -Frangitura olive, rimacinazione fave di cacao, caffè 3. Separazione di sistemi bifasici per differente densità -Decantatori, centrifughe, estrattori (emulsioni e liquidi immiscibili)

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
... L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale. L'accesso all'orale è consentito solo dopo il superamento della prova scritta con votazione maggiore o uguale a 18/30. Esame orale: basato su 2 domande che coprono le tematiche descritte nel programma del valore di dieci punti ciascuna al fine di verificare la conoscenza di base degli argomenti esposti durante il corso. Ogni domanda ha il valore di 10/30. E’ prevista una domanda supplementare in caso di mancata conoscenza di una delle 2. Verrà applicata una decurtazione da 2 a 5 punti sulla sommatoria totale. Esame scritto: della durata di due ore circa senza l'uso di appunti o di libri. Viene fornito se necessario il materiale supplementare (grafici, tabelle, ...).Tale prova consiste in esercizi numerici, simili a quelli svolti nelle esercitazioni, che hanno lo scopo di stabilire la capacità di eseguire calcoli applicativi. Lo scritto ha un valore finale massimo di 10/30. Esercitazioni di laboratorio: 3 prove del valore massimo di 1 punto ciascuna, per un massimo di 3 punti totali. La somma dei voti ottenuti nelle singole domande orali, nello scritto e nelle esercitazioni costituirà il voto finale. In presenza di particolari doti di ragionamento, articolazione delle problematiche durante l'esame orale, in caso di somma uguale a 30, verrà assegnata la lode.

Dispense del docente caricate sul portale della didattica. Libri per approfondimenti: D.Q. Kern: Process Heat Transfer. Ed. Mcgraw-Hill Mc Cabe: Unit Operations of Chemical Engineering. Ed. Mcgraw-Hill J.M.Coulson, J.F.Richardson: Chemical Engineering, vol 6. Ed. Butterworth-Heinemann.

Una volta completato il corso, lo/la studente/ssa possederà una conoscenza di base delle macchine a fluido tale da permettergli di analizzare criticamente le prestazioni di un sistema esistente, di identificarne le problematiche e di ottimizzarne i parametri operativi al fine di massimizzarne le prestazioni. Lo/la studente/ssa, inoltre, conoscerà gli ordini di grandezza dei principali parametri di funzionamento delle macchine e a fluido. Lo/la studente/ssa, infine, sarà in grado di effettuare un dimensionamento preliminare di un nuovo impianto o componenti sulla base delle specifiche e dei vincoli richiesti da una specifica applicazione.

Questo corso si prefigge di fornire agli studenti una panoramica sulle principali tipologie di Macchine a Fluido, sui loro principi di funzionamento e su possibili applicazioni nell’ambito dell’ingegneria. Verrà anche analizzata l’influenza dei principali parametri operativi e costruttivi sul funzionamento delle macchine fornendo delle metodologie per ottimizzarne il funzionamento. Nell’insegnamento verranno analizzati sistemi composti sia da macchine singole (ad esempio compressori, pompe, ecc.) che da impianti (Impianti Turbina a gas/vapore, motori a combustione interna) ponendo particolare attenzione allo studio della loro efficienza e di possibili metodi per aumentarla. Visto il notevole impatto ambientale di questo tipo di impianti, verranno forniti dei cenni sulle loro emissioni inquinanti e sui processi chimici utilizzati per ridurle

• Introduzione: - Richiami di Termodinamica: - 1°-2° Principio della Termodinamica ==> 4.5 Ore - Nozioni di Fluidodinamica ==> 1.5 Ora - Termodinamica della Combustione - Combustione a Volume Costante ==> 2 ore - Combustione a Pressione Costante ==> 1.5 ora - Combustione in Flusso Permanente ==>1 ora - Turbomacchine: Turbine - Turbine ad Azione ==> 4.5 ore - Turbine a Reazione ==> 3 ore - Teoria degli Ugelli - Ugello Semplicemente Convergente ==> 3 ore - Ugello di DeLaval ==> 3 ore - Turbocompressori di gas - Compressori Centrifughi ==> 7.5 ore - Macchine idrauliche operatrici - Turbopompe ==> 4.5 ore - Macchine Volumetriche: - Compressori Volumetrici ==> 7.5 ore - Motori alternativi a combustione interna ==> 7.5 - Impianti: - Impianti a gas ==> 6 ore - Impianti a vapore ==> 4.5 ore

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Written test; Optional oral exam;
... • Esame Scritto (durata: 1h 40 m): suddiviso in due parti o Prima parte: 8 domande a risposta multipla. Tempo a disposizione: 30 minuti. I quesiti riguarderanno gli argomenti analizzati durante le lezioni, ma potranno anche richiedere lo svolgimento di semplici calcoli. Ogni risposta corretta varrà 2 punti, in caso di risposta errata varrà -0,5 mentre qualora non si risponda non si incorrerà in alcuna penalizzazione. Il massimo punteggio raggiungibile è di 16/16 e il test risulterà sufficiente qualora il punteggio sia >= 8/16. o Seconda parte: durerà circa 1.10 ora e richiederà lo svolgimento di uno o due esercizi numerici (simili a quelli svolti durante le esercitazioni). Il punteggio massimo di questa parte è 16/16, mentre il minimo voto sufficiente è 8/16. o Il voto complessivo della parte scritta è dato dalla somma dei singoli punteggi delle due parti. o Per superare l’esame è richiesto il raggiungimento della sufficienza in entrambi i test scritti. o Il Massimo voto raggiungibile con le sole prove scritte è 26/30. Per raggiungere un punteggio superiore lo studente deve sostenere anche la prova orale • Esame Orale: allo studente verrà richiesto di esporre alcuni degli argomenti analizzati durante il corso, e di svolgere alcune dimostrazioni matematiche. Con la prova orale lo studente può aumentare o diminuire il voto conseguito durante la parte scritta. Tutti gli studenti con votazione sufficiente (>=18) possono chiedere al docente di sostenere la prova orale.

Sul Portale della Didattica verranno rese disponibili delle dispense di teoria ed esercizi, insieme a grafici, schemi e tabelle usati durante il corso. Questo rappresenta il materiale necessario per poter affrontare lo studio della materia e sostenere l’esame. Per eventuali approfondimenti si consigliano i seguenti testi: • G. Cornetti, F. Millo, Macchine Termiche, Ed. Il Capitello, 2007 • G. Cornetti, Macchine Idrauliche, Ed. Il Capitello, 2006 • A.E. Catania: Complementi di macchine. Ed. Levrotto & Bella, 1979 • G. Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, Ed Esculapio, 1997

Informazioni dettagliate sono disponibili nella bacheca del corso di studi.

Informazioni dettagliate sono disponibili nella bacheca del corso di studi.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
... Il tema della prova finale sarà assegnato dalla struttura didattica proponendo a ciascuno studente almeno 2 argomenti relativi a diverse aree tematiche tra cui lo studente potrà scegliere. Il candidato dovrà preparare una breve presentazione tecnico-scientifica, nonché presentare il lavoro svolto in una pubblica assise. Nel caso di studenti che partecipano a progetti studenteschi su temi pertinenti all'ingegneria chimica è possibile optare per una presentazione basata sull'esperienza del progetto. Analogamente, gli studenti che hanno condotto un tirocinio aziendale possono presentare una relazione sulla loro esperienza. Gli studenti devono fare la richiesta in modalità on-line attraverso un’apposita procedura disponibile nella propria pagina personale del portale della didattica nella sezione denominata “Richiesta Prova Finale�, rispettando le scadenze per la sessione di interesse pubblicate nella Guida dello Studente. La determinazione del voto finale è assegnata alla commissione di laurea che prenderà in esame la media degli esami su base 110 depurata dei 16 crediti peggiori: il numero di crediti da scorporare viene ridotto proporzionalmente nel caso di carriere che prevedono esami convalidati senza voto oppure nel caso di abbreviazioni di carriere con la sola indicazione degli esami che devono essere sostenuti presso il Politecnico. A tale media la commissione potrà sommare, di norma, sino ad un massimo di 5 punti determinati prendendo in considerazione: - il tempo impiegato per terminare gli studi; - la valutazione del percorso di studi svolto parzialmente o integralmente in lingua inglese; - una serie di informazioni sul percorso di laurea dello studente: ad esempio numero lodi conseguite, percorso estero, eventuali attività extra curriculari etc. - la valutazione della prova finale; La lode potrà essere assegnata al raggiungimento del punteggio 111 a discrezione della commissione e a maggioranza qualificata, ovvero almeno i 2/3 dei componenti la commissione. Le valutazioni e le conseguenti decisioni circa le modalità per lo svolgimento della discussione della prova finale saranno oggetto di future deliberazioni, tenuto conto dell’evolversi dell’emergenza sanitaria. Ulteriori informazioni e scadenze: - Regolamento studenti - Guida dello Studente - Bacheca del Corso di Studio

Istruzioni dettagliate sulla preparazione del riassunto sono disponibili nella bacheca del corso di studi.

Al termine dell’insegnamento lo studente acquisirà le conoscenze relative ai seguenti argomenti: -Statica e cinematica dei corpi rigidi: equilibrio e congruenza -Caratteristiche di sollecitazione nei sistemi di travi isostatici -Analisi dello stato di tensione e di deformazione dei corpi deformabili -Comportamento meccanico dei materiali: elasticità , duttilità , rottura, resistenza -Caratteristiche di sollecitazione nei sistemi di travi iperstatici -Stato tensionale per trazione, flessione, taglio e torsione. Gli studenti saranno inoltre in grado di: -Calcolare le reazioni vincolari in una struttura isostatica -Tracciare i diagrammi di sollecitazione in strutture isostatiche -Operare sulle componenti di tensione e deformazione -Calcolare le tensioni nei sistemi di travi -Tracciare i diagrammi di sollecitazione in strutture iperstatiche -Verificare la resistenza di una struttura, assegnati geometria, carico e proprietà del materiale.

L’insegnamento ha lo scopo di fornire le nozioni di base necessarie al calcolo e alla verifica delle strutture, definendo i parametri che descrivono gli sforzi applicati e la resistenza dei materiali. Vengono presentati i metodi di calcolo necessari per valutare gli stati di sollecitazione in elementi strutturali semplici, focalizzando l'attenzione sui casi di interesse industriale, e i fenomeni fondamentali relativi alla crisi per sollecitazione monotona. Questi costituiscono un bagaglio professionale e culturale di primaria importanza per l'Ingegneria Industriale nell'ambito della progettazione, realizzazione e gestione di impianti e loro componenti.

GEOMETRIA DELLE AREE (2-3h): baricentro; momenti statici; momenti d’inerzia e centrifugo; direzioni e momenti principali di inerzia. SISTEMI DI TRAVI ISOSTATICI (16-17h): Richiami di cinematica e statica; vincoli piani; maldisposizione dei vincoli; determinazione delle reazioni vincolari; caratteristiche interne della sollecitazione e loro rappresentazione grafica; equazioni indefinite di equilibrio per le travi; travature reticolari. IL SOLIDO DEFORMABILE (8-12h): Tensore delle deformazioni; dilatazioni e scorrimenti; direzioni principali di deformazione; dilatazione volumica; misure estensimetriche e loro elaborazioni. Tensore degli sforzi: vettore tensione; direzioni principali della tensione; circoli di Mohr, stato tensionale piano. Equazioni indefinite di equilibrio; equazioni di equivalenza al contorno; Principio dei Lavori Virtuali (PLV) per solido deformabile. LEGGE COSTITUTIVA ELASTICA E CRITERI DI RESISTENZA (8-11h): descrizione delle tecniche sperimentali per la caratterizzazione meccanica dei materiali, prova di trazione, provini, macchine, caratteristiche determinabili; elasticità lineare; potenziale elastico; modulo di Young e coefficiente di Poisson; problema elastico; Teorema di Clapeyron; Teorema di Betti; Isotropia. Criteri di resistenza di Tresca e Von Mises. SOLIDO DI DE SAINT VENANT (20h): Ipotesi fondamentali; sforzo normale; flessione retta; flessione deviata e pressoflessione; nocciolo centrale di inerzia; torsione; taglio; verifiche di resistenza. CALCOLO DI SPOSTAMENTI ELASTICI E SEMPLICI SISTEMI DI TRAVI IPERSTATICI (16-20h): equazione della linea elastica; calcolo spostamenti tramite PLV; risoluzione di travature iperstatiche elementari tramite il metodo delle forze; equazioni di congruenza tramite PLV; metodo di integrazione di Simpson. INSTABILITÀ DELL’EQUILIBRIO ELASTICO (2-5h): aste compresse con varie condizioni di vincolo.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità obiettivo dell'insegnamento (cfr. Risultati di apprendimento attesi) tramite una prova scritta da svolgere in tre ore e mezza. Allo studente saranno posti due quesiti teorici e quattro problemi di tipo applicativo, aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni. Accanto a ciascun punto della prova scritta compare il relativo punteggio, in modo che lo studente sappia valutare il peso della domanda cui sta rispondendo. Durante la prova lo studente può solo utilizzare il formulario fornito durante il corso. Il punteggio massimo è 32, cui corrisponde un voto finale di 30 e lode. Le abilità sono valutate in base alla capacità di risolvere i problemi posti, le conoscenze in base alle risposte fornite e alla padronanza di linguaggio scientifico.

Eventuale materiale necessario (appunti, esercizi svolti, formulari) sarà reso disponibile sul portale. Testi per approfondimenti: -M. Capurso, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Pitagora Editrice. -S. Lenci, Fondamenti di Meccanica Strutturale, Pitagora Editrice. -A. Carpinteri, Structural mechanics Fundamentals, CRC Press.