Ingegneria Chimica

Fornire i concetti fondamentali, in vista delle applicazioni, relativi al calcolo infinitesimale, differenziale e integrale per le funzioni reali di una variabile reale; fare acquisire adeguate capacità di formalizzazione logica e abilità operativa consapevole.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relative al calcolo infinitesimale, differenziale ed integrale per le funzioni reali di una variabile reale e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: campi di esistenza, limiti di successioni e di funzioni, serie numeriche, studi di funzione, integrazione definita e indefinita.

(1 CFU) Insiemi numerici: Numeri naturali, interi, razionali. Gli assiomi dei numeri reali. Estremo superiore, estremo inferiore, massimo, minimo. Principio di Archimede. Densità di Q in R, radice ennesima, potenza con esponente reale. Principio di induzione. Disuguaglianza di Bernoulli. Formula del binomio.
(1 CFU) Funzioni elementari.
(1.5 CFU) Successioni: limite di una successione, prime proprietà dei limiti, teoremi di unicità del limite, del confronto, della permanenza del segno. Operazioni con i limiti e forme indeterminate. Successioni monotone: teorema di regolarità; il numero e. Criterio del rapporto. Criterio della radice. Media aritmetica e media geometrica. Criterio di convergenza di Cauchy. Successioni estratte. Teorema di Bolzano-Weierstrass.
(1 CFU) Serie numeriche: definizioni e prime proprieta, operazioni con le serie. Serie geometrica, serie armonica, serie armonica generalizzata. Criterio di Cauchy per le serie. Serie a termini non negativi: criteri della radice, del rapporto, del confronto, del confronto asintotico, degli infinitesimi. Costante di Eulero-Mascheroni. Serie a segni alterni: criterio di Leibniz; stima del resto. Serie assolutamente convergenti e loro proprieta.
(1 CFU) Funzioni: topologia della retta reale: punti di accumulazione, chiusi, aperti, compatti. Limiti di funzioni e relative proprietà. Definizione equivalente di limite. Operazioni con i limiti e forme indeterminate. Funzioni monotone, funzioni continue, funzioni lipschitziane, funzioni inverse, funzioni composte. Limite di una funzione composta. Estremi assoluti, teorema di Weierstrass. Teorema di esistenza degli zeri, teorema dei valori intermedi. Funzioni uniformemente continue, teorema di Cantor.
(2 CFU) Calcolo differenziale: definizione di derivata e suo significato geometrico. Regole di derivazione; derivate delle funzioni elementari. Estremi relativi, condizione necessaria del primo ordine. Teoremi di Rolle e Lagrange, caratterizzazione delle funzioni monotone in intervalli. Condizioni sufficienti del primo ordine. Teorema di prolungabilità della derivata. Teorema di de L’Hopital, calcolo di limiti che si presentano in forma indeterminata. Infinitesimi e infiniti: principi di cancellazione. Condizioni necessarie e condizioni sufficienti del secondo ordine per punti critici. Significato geometrico della derivata seconda. Convessita e concavita in un intervallo; caratterizzazione delle funzioni convesse in intervalli; flessi; asintoti; grafici di funzioni. Formula di Taylor con resto in forma di Peano. Formula di Taylor con resto in forma di Lagrange. Cenni alle serie di Taylor.
(1,5 CFU) Calcolo integrale: Cenni sulla misura secondo Peano-Jordan. Integrale di Riemann di una funzione limitata in un intervallo compatto. Area del rettangoloide. Integrabilita delle funzioni monotone in intervalli compatti. Integrabilita delle funzioni continue in intervalli compatti. Proprietà dell’integrale definito. Teorema della media integrale. Teorema fondamentale del calcolo integrale. Primitive ed integrazione indefinita. Regole di integrazione indefinita: decomposizione in somma, integrazione per parti, integrazione per sostituzione, integrazione di funzioni razionali. Generalizzazione del concetto di integrale: sommabilità. Criteri di sommabilità.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è opportunamente motivato allo studente.

P. Marcellini, C. Sbordone, Analisi Matematica Uno, Liguori, 1998.
G. De Marco, Analisi Uno. Teoria ed Esercizi. Terza edizione, Zanichelli, 2022.

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti i concetti fondamentali, in vista delle applicazioni, relativi al calcolo differenziale e integrale per le funzioni reali di più variabili reali, e alle equazioni differenziali ordinarie; fare acquisire abilità operativa consapevole.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relativi al calcolo infinitesimale, differenziale ed integrale per le funzioni reali di più variabili reali e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti correlati elaborando autonomamente le nozioni acquisite durante il corso.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso; in particolare mostrare di aver acquisito capacità di analisi e di sintesi dei risultati dimostrati a lezione, e di risoluzione di esercizi di verifica riguardanti gli argomenti principali del corso: successioni e serie di funzioni, calcolo differenziale per funzioni di più variabili reali, integrazione multipla, equazioni differenziali ordinarie.

1. SUCCESSIONI E SERIE DI FUNZIONI. Successioni di funzioni. Confronto tra convergenza puntuale e uniforme (dim). Teorema sulla continuità del limite (dim). Teorema di passaggio al limite sotto il segno di integrale (dim) e di derivata. Serie di funzioni. Confronto tra convergenza assoluta e uniforme (dim). Confronto tra convergenza totale e uniforme. Teorema di continuità della somma. Teorema di integrazione e di derivazione per serie. Serie di potenze. Teorema sulla convergenza totale (dim). Teorema sull’insieme di convergenza (dim). Teorema di Abel. Teorema di Cauchy-Hadamard (dim). Teorema di D’Alembert (dim). Raggio di convergenza della serie derivata (dim). Derivazione e Integrazione termine a termine per serie di potenze (dim). Teorema sulla somma di una serie di potenze (dim). Serie di Taylor. Criterio di sviluppabilità in serie di Taylor (dim). Teorema sulla serie derivata. Sviluppi di Taylor notevoli.
2. FUNZIONI DI DUE E TRE VARIABILI. Insiemi aperti, chiusi, compatti, connessi. Funzioni di due e tre variabili reali. Domini di funzioni di due variabili. Curve di livello. Limiti e continuità per funzioni di due variabili. Condizione necessarie per l’esistenza di limiti di funzioni di più variabili. Teorema di Weierstrass. Derivate parziali. Teorema Schwarz (dim). Gradiente. Matrice Hessiana. Differenziabilità. Piano tangente. Differenziabilità e continuità (dim). Teorema del differenziale (dim). Funzioni composte. Teorema di derivazione delle funzioni composte. Derivate direzionali. Derivata direzionale di funzioni differenziabili (dim). Interpretazione geometrica del gradiente (dim). Funzioni con gradiente nullo. Formula di Taylor al II ordine con resto di Lagrange (dim). Massimi e minimi relativi per funzioni di due variabili. Condizione necessaria del 1° ordine (dim) e condizione necessarie e sufficienti (dim) del 2° ordine. Massimi e minimi vincolati: teorema dei moltiplicatori di Lagrange. Massimi e minimi assoluti.
3. EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE. Equazioni differenziali in forma normale. Problema di Cauchy. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. Funzioni lipschiziane e funzioni continue (dim). Teorema di Cauchy di esistenza e unicità locale. Teorema di esistenza e unicità globale in una striscia. Risoluzione di alcuni tipi di equazioni differenziali del 1° ordine in forma normale. Equazioni differenziali lineari. Teorema sulla struttura dell’integrale generale (dim). Teorema di esistenza e unicità per equazioni differenziali lineari (dim). Determinante Wronskiano. Indipendenza delle soluzioni di un’equazione lineare omogenea (dim). Integrale generale di un’equazione differenziale omogenea (dim). Integrale generale di equazioni lineari omogenee del II ordine a coefficienti costanti (dim). Equazioni lineari non omogenee: metodo della somiglianza, metodo della variazione delle costanti (dim).
4. CURVE E INTEGRALI CURVILINEI. Curve nel piano e nello spazio. Curve regolari, semplici, chiuse. Equazioni parametriche, cartesiane e polari di una curva. Versore tangente e normale a una curva. Lunghezza di una curva. Teorema di rettificabilità (dim). Lunghezza della curva data in coordinate cartesiane e polari. Ascissa curvilinea. Integrale curvilineo di una funzione. Baricentro di una curva.
5. INTEGRALI DOPPI E TRIPLI. Domini normali. Misura di un dominio normale. Integrali doppi su domini normali. Interpretazione geometrica dell’integrale doppio. Teorema di integrazione delle funzioni continue. Formule di riduzione per integrali doppi. Teorema di cambiamento di variabili. Cambiamento di variabili in coordinate polari. Baricentro di un dominio. Teorema di Guldino. Formule di Gauss-Green (dim). Integrali tripli. Formule di riduzione. Cambiamento di variabili negli integrali tripli. Coordinate sferiche e cilindriche. Calcolo del volume di solidi. Massa, baricentro e momento di inerzia di un solido.
6. FORME DIFFERENZIALI LINEARI. Forme differenziali lineari. Integrale di una forma differenziale. Forme differenziali esatte (campi conservativi). Teorema di integrazione per forme esatte di classe C0 (dim). Teorema di caratterizzazione delle forme esatte di classe C0 (dim). Forme differenziali chiuse (campi irrotazionali). Condizione necessaria di esattezza per forme C1 (dim). Condizioni sufficienti per l’esattezza di forme C1 in un rettangolo e in aperto semplicemente connesso (dim). Calcolo di una primitiva di una forma esatta. Forme differenziali esatte in domini non connessi. Forme differenziali nello spazio. Operatori divergenza e rotore. Forme differenziali chiuse nello spazio. Condizione sufficiente per l’esattezza di forme C1 in un aperto stellato (dim). Interpretazione fisica delle forme differenziali. Teorema della divergenza e Formula di Stokes nel piano (dim). Calcolo di aree (dim).
7. SUPERFICI E INTEGRALI DI SUPERFICIE. Superfici regolari. Piano tangente e versore normale. Area di una superficie. Area di una superficie cilindrica (dim). Teorema di Guldino per le superfici di rotazione (dim). Integrali superficiali. Flusso di un campo attraverso una superficie. Teorema della divergenza e Formula di Stokes nello spazio.
8. FUNZIONI IMPLICITE. Teorema del Dini nel piano (dim) e nello spazio. Conseguenze del Teorema del Dini. Massimi e minimi relativi di funzioni implicite: condizioni sufficienti. Massimi e minimi vincolati. Teorema sui moltiplicatori di Lagrange nel piano (dim) e nello spazio.
N.B. (dim) = con dimostrazione.

Il voto è formulato dalla Commissione d'Esame sulla base dell'esito della prova scritta e dell'adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Testi consigliati:
1. Bramanti, Pagani, Salsa, Analisi Matematica 2, Zanichelli.
2. Marcellini, Sbordone, Esercitazioni di Matematica, Vol. 2, part I and II, Zanichelli
Vengono inoltre rese a disposizione degli studenti nell'area riservata dedicata al corso sul sito web di unina e sul canale TEAMS del corso (comunicato all'inizio del corso), slides riguardanti gli argomenti trattati durante lezioni frontali, esercizi e tracce delle prove d’esame.

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali della Chimica Generale, Inorganica e della Stechiometria, necessarie alla comprensione della struttura della materia, delle proprietà degli elementi e dei composti e dei principi che regolano le trasformazioni chimiche.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere le relazioni tra struttura atomica, legame chimico e proprietà della materia, interpretare i fenomeni chimico-fisici alla luce dei principi della termodinamica e della cinetica chimica, descrivere gli equilibri chimici e le reazioni acido-base e di ossido-riduzione, nonché risolvere problemi quantitativi mediante gli strumenti della stechiometria.
L'insegnamento fornisce inoltre le basi metodologiche indispensabili per affrontare gli insegnamenti successivi dell'area di ingegneria
Conoscenza e capacita' di comprensione: l termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

• descrivere l'evoluzione storica della teoria atomica e i principi fondamentali della chimica;
• comprendere la struttura elettronica degli atomi e le proprietà periodiche degli elementi;
• conoscere la natura dei legami chimici e la relazione tra struttura molecolare e proprietà delle sostanze;
• descrivere gli stati di aggregazione della materia e le relative proprietà fisiche;
• comprendere i principi fondamentali della termodinamica, della cinetica chimica e dell'equilibrio chimico;
• conoscere le principali teorie acido-base e i principi dell'elettrochimica;
• comprendere i fondamenti quantitativi delle trasformazioni chimiche e della stechiometria.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
• utilizzare il linguaggio e la nomenclatura chimica in modo corretto;
• rappresentare la configurazione elettronica degli elementi e prevederne il comportamento chimico;
• prevedere la geometria e la polarità delle molecole mediante i modelli teorici appropriati;
• applicare le leggi dei gas ideali e delle soluzioni alla risoluzione di problemi numerici;
• eseguire calcoli stechiometrici riguardanti moli, concentrazioni, reagente limitante e resa di reazione;
• determinare il pH di soluzioni di acidi, basi e sistemi tampone semplici;
• risolvere problemi relativi agli equilibri chimici, agli equilibri di solubilità e alle reazioni di ossido-riduzione;
• bilanciare reazioni redox mediante i metodi dei numeri di ossidazione e delle semireazioni;
• interpretare fenomeni chimici mediante i principi della termodinamica e della cinetica.

[0.5CFU] – Origini della teoria atomica e fondamenti della chimica, Classificazione della materia. Sistemi omogenei ed eterogenei. Metodi di separazione. Grandezze fisiche intensive ed estensive. Leggi fondamentali della chimica. Masse atomiche relative.
[1.5 CFU] – Struttura atomica e Tavola Periodica. Natura della luce e dualismo onda-particella. Esperimenti di Thomson, Millikan e Rutherford. Modello atomico di Bohr. Equazione di Schrödinger e orbitali atomici. Numeri quantici. Configurazione elettronica. Principi di Aufbau, Pauli e Hund. Tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi.
[1 CFU] – Legame chimico e struttura molecolare. Legame ionico, covalente e metallico. Strutture di Lewis. Risonanza e carica formale. Teoria del legame di valenza. Teoria VSEPR. Ibridazione. Teoria degli orbitali molecolari. Polarità molecolare. Forze intermolecolari.
[1 CFU] – Stati di aggregazione della materia Stato gassoso. Gas ideali e reali. Leggi dei gas. Equazione di Van der Waals. Stato liquido. Diagrammi di fase. Soluzioni. Concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative. Stato solido. Solidi cristallini e amorfi. Celle elementari e impacchettamenti.
[1 CFU] – Termodinamica chimica Sistemi e funzioni di stato. Calore e lavoro. Primo principio della termodinamica. Entalpia. Legge di Hess. Entropia. Secondo e terzo principio della termodinamica. Energia libera di Gibbs e spontaneità.
[0.5 CFU] – Cinetica chimica Velocità di reazione.Teoria degli urti. Energia di attivazione. Ordine di reazione. Molecolarità. Cinetica del primo e secondo ordine. Meccanismi di reazione. Catalisi omogenea ed eterogenea.
[0.5 CFU] – Equilibrio chimico. Legge di azione di massa. Costanti di equilibrio. Principio di Le Châtelier. Equilibri omogenei ed eterogenei. Equilibri in fase gassosa e in soluzione.
[1 CFU] – Acidi, basi ed elettrochimica Teorie di Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis. pH. Acidi e basi forti e deboli. Equilibri acido-base. Idrolisi salina. Solubilità e prodotto di solubilità. Reazioni di ossido-riduzione. Potenziale di elettrodo. Celle galvaniche. Equazione di Nernst. Cenni di elettrolisi.
[2 CFU] – Applicazioni numeriche e stechiometria La mole. Composizione percentuale. Formula empirica e molecolare. Bilanciamento delle reazioni. Reagente limitante. Resa di reazione. Gas ideali. Soluzioni e concentrazioni. Equilibri chimici. Calcolo del pH. Bilanciamento delle reazioni redox

Il voto finale sarà la media aritmetica del voto della prova scritta e della prova orale

• T.L. Brown, H.E. LeMay jr., C.J. Murphy, P.Woodward, FONDAMENTI DI CHIMICA, EdiSES – Napoli
• P. Atkins, L. Jones , PRINCIPI DI CHIMICA, Ed. Zanichelli – Bologna
• M.S. Sildeberg , CHIMICA, Ed McGraw-Hill
• D.W. Oxtoby, H.P Gillis,N.H. Nachtrieb , CHIMICA MODERNA,EdiSES – Napoli
• Kotz, Treichel , CHIMICA, Editoriale Grasso Bologna
• K.W. Whitten, R.E. Davis, M.L. Peck, G.G. Stanley , CHIMICA GENERALE, Edizione Italiana Piccin
  •D.A. McQuarrie, P.A. Rock, E.B. Gallogly, CHIMICA GENERALE, Ed. Zanichelli
• I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, STECHIOMETRIA, Ed. Ambrosiania
• P. Giannoccaro, S. Doronzo , ELEMENTI DI STECHIOMETRIA, EdiSES

Il Corso tratta fondamentalmente dei metodi di rappresentazione grafica di organi di macchine con particolare riferimento al metodo delle proiezioni mongiane. Inoltre, persegue la finalità di fornire agli allievi il linguaggio di base dell’ingegnere e la capacità di immaginare e visualizzare forme nello spazio. Sulla base della conoscenza delle forme di base degli organi di macchine, gli allievi acquisiscono la capacità di interpretare il disegno costruttivo dei principali organi di macchine e di loro assemblaggi. La finalità del corso, in definitiva, è mettere in condizione gli allievi di conoscere gli elementi di macchine, saper realizzare un disegno quotato, di leggere ed interpretare correttamente disegni industriali di base secondo gli standard internazionali, unitamente ad un esame critico delle forme e delle funzioni dei principali organi di macchine.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Conoscere il disegno tecnico come linguaggio grafico per la comunicazione di informazioni tecniche a livello internazionale. Conoscere le basi metodologiche per impostare l'analisi funzionale dei sistemi meccanici dal punto di vista cinematico, statico e dinamico e della scelta dei componenti. Conoscenza dei metodi di rappresentazione di base a mano libera o mediante sistemi di disegno assistito dal calcolatore (CAD). Conoscenza di elementi di analisi funzionale di complessivi meccanici. Distinguere le caratteristiche geometriche di prodotto ed il loro legame con semplici cicli di lavorazione impiegati per la sua realizzazione. Definire i principi di funzionamento, aspetti costruttivi e prestazionali di organi meccanici di base.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di interpretare i disegni di particolari e di complessivi e di rappresentare macchine semplici. Comprendere ed impostare la progettazione funzionale di componenti di un sistema meccanico, applicando i principi della cinematica, della statica e della dinamica. Comprendere l'effetto degli errori di lavorazione sulle caratteristiche funzionali di un assieme meccanico e della finitura superficiale sulla resistenza dei materiali metallici. Capacità di realizzare complessivi di semplici gruppi e disegni costruttivi coerenti con le metodologie di fabbricazione. Capacità di impiegare correttamente elementi unificati e di stilare la documentazione di riferimento. Comprensione delle metodologie di progettazione e verifica e delle norme tecniche di riferimento.

[2 CFU] La prima parte presenta richiami di geometria descrittiva ed introduce la normativa del disegno tecnico (UNI, ISO) relativa alle proiezioni ortogonali, alle sezioni ed alla quotatura. Funzione ed importanza del disegno tecnico. Geometria proiettiva e descrittiva: proiezioni mongiane e scelta delle viste principali. Cenni al problema dell’intersezione tra superfici. Criteri di unificazione e norme unificate del disegno tecnico. Serie dei numeri normali. Sistemi unificati di rappresentazione di sezioni di solidi. Sezioni proiettate a piani paralleli ed a piani incidenti, sezioni parziali e ribaltate in vicinanza ed in loco. Semi-viste e semisezioni. Indicazioni convenzionali della traccia del piano di taglio. Errori più comuni nella rappresentazione delle sezioni. Sistemi unificati di rappresentazioni grafiche, di quotatura dei solidi. Quotatura geometrica: quote di grandezza e posizione. Quote di montaggio ed ausiliarie. Quotatura funzionale, tecnologica e di collaudo. Condizioni funzionali di assemblaggio: vincoli assiali, vincoli radiali, condizioni di accessibilità, montabilità e smontabilità delle parti. Scelta delle quote a partire dalle condizioni funzionali. Quotatura tecnologica relativa a lavorazioni per asportazione di truciolo, fusione e stampaggio. Comportamento del materiale: elastico e plastico; diagramma sforzo-deformazione. Carico di snervamento, limite di proporzionalità e carico di rottura. Scelta delle quote di lavorazione sulla base del ciclo di lavorazione di elementi assial-simmetrici. Rappresentazione convenzionale delle filettature e quotatura tecnologica di filettature. Rappresentazione e quotatura di smussi, raccordi, conicità, rastremazioni, superfici inclinate, gole di scarico e gole per filettature interne ed esterne. Designazione unificata.
[2 CFU] La seconda parte riguarda la finitura superficiale e le tolleranze dimensionali. In questo modo vengono introdotti i principali problemi funzionali e costruttivi che si presentano anche negli assemblaggi e le indicazioni conformi alle norme internazionali. Errori di lavorazione macrogeometrici. Definizione delle tolleranze di progetto o funzionali e di lavorazione; tolleranze naturali e capacità produttiva. Sistemi di tolleranze ISO; scelta delle tolleranze in base alle condizioni funzionali ed accoppiamenti raccomandati. Definizione di tolleranze generali. Tabelle degli scostamenti, della qualità IT e delle tolleranze generali. Piano degli scostamenti e calcolo degli scostamenti superiori ed inferiori. Condizioni limite: condizione di massimo e di minimo materiale. Errori di lavorazione microgeometrici. Finitura superficiale ed indici di rugosità. Calcolo della rugosità media. Formula del profilo medio e dimostrazione. Definizione integrale e discreta. Scelta della rugosità per semplici organi di macchine. Legame tra rugosità e tolleranze. Valori limite delle tolleranze per prefissati valori di rugosità media.
[2 CFU] La terza parte del corso è dedicata allo studio ed alla rappresentazione dei principali organi di collegamento di sistemi meccanici. Lo studio degli assiemi, composti da più organi di macchine, permette di analizzare il contributo che ciascuna parte può offrire al funzionamento della macchina o del sistema meccanico. Organi di collegamento: collegamenti mobili e fissi. Filettature: Metrica, Whitworth, Gas, Trapezia ed a dente di sega. Forme costruttive di viti e dadi. Filettature per viti di collegamento e di manovra. Rappresentazione a norma di collegamenti filettati: vite mordente, bullone e vite prigioniera. Funzionamento della coppia vite-madrevite; azione degli organi filettati e reazione degli elementi collegati; sollecitazione nel gambo della vite e condizioni di rottura della vite; il problema dello svitamento spontaneo; il test di Junker; i dispositivi di sicurezza anti-svitamento. Imbiettamenti: collegamenti mobili con chiavette e linguette; principio di funzionamento per attrito e per ostacolo meccanico; linguette di forma A, B e C; linguette a disco; chiavette di forma A, B o C, con nasello e tangenziali; tipologie ribassate e concave; problematiche di scelta relative alle diverse tipologie ed alle condizioni di funzionamento; scelta dei parametri larghezza, altezza e lunghezza (b×h×l) mediante normativa e dimensionamento; caratteristiche degli alberi scanalati. Perni, spine, copiglie, anelli elastici (tipo Seeger). Molle: tipologia, impieghi caratteristici. Elementi di rappresentazione di collegamenti fissi: definizione di chiodi e rivetti, morfologia e disposizione sulle parti da collegare. Rappresentazione dei collegamenti chiodati e rivettati. Rappresentazione di saldature. Studio di assiemi meccanici. Gruppi di trasmissione del moto. Giunti rigidi, elastici e giunti cardanici; rappresentazione e funzionamento di organi di macchine quali alberi di trasmissione, cuscinetti a strisciamento (boccole, bronzine), pulegge, cinghie, biella, manovella, alberi a gomito, ruote dentate e cuscinetti volventi.

I requisiti minimi di preparazione richiesti per il superamento dell’esame fanno riferimento alla conoscenza della tecnica di rappresentazione in proiezione ortogonale mediante viste o sezioni di un oggetto tridimensionale presentato in assonometria ed alla capacità di calcolare le tolleranze dimensionali di accoppiamenti secondo lo standard internazionale.
La prova orale verte sugli argomenti del programma e parte dalla discussione degli elaborati grafici sviluppati dagli allievi e presentati mediante le tavole.
Tutti gli allievi svolgono la prova scritta, che non è vincolante per l’accesso all’orale.
Tutti gli allievi discutono la prova scritta per verificare gli errori e giustificare le scelte effettuate.
Tutti presentano le tavole di esercitazione svolte durante l’anno.
Gli allievi devono utilizzare il libro di testo, i manuali o raccolte di norme per svolgere la prova scritta.
Gli allievi con DSA o disabilità possono utilizzare il materiale didattico di supporto, come tavole sinottiche e dispositivi multimediali, di aiuto nel loro percorso di apprendimento.

Corso MOOC gratuito di DTI sulla piattaforma FEDERICA: Lanzotti A., Disegno Tecnico Industriale, WWW.FEDERICA.eu
Chirone E., Tornincasa S., Disegno Tecnico Industriale, 2 volumi, Edizioni Il Capitello. Edizioni 2022 o precedenti.
Carfagni M. et al., Esercitazioni di Disegno Meccanico, Zanichelli, 2020, II ed.
Barone S. et al., Disegno Tecnico Industriale, Città Studi Edizioni, 2024 - seconda edizione o precedente.
Tutti gli allievi potranno trovare sul sito docenti e su piattaforma TEAMS il materiale relativo alle esercitazioni ed alle presentazioni mostrate in aula.
Le norme UNI-EN-ISO sono disponibili in biblioteca. Caligaris et al., Manuale di Meccanica, HOEPLI editore.
Baldassini L., Fiorineschi L., Vademecum per disegnatori e tecnici, HOEPLI editore.

Fornire le nozioni di base dell'infomratica, introducendo lo studente allo studio dei fondamenti teorici dell'informatica, dell'architetture dei calcolatori e dei linguaggi di programmazione ad alto livello. Fornire le conoscenze necessarie per lo sviluppo di programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere, saper comprendere e saper descrivere i concetti di base relativi all'informatica teorica, all'architettura dei calcolatori e ai linguaggi di programmazione ad alto livello. Inoltre, lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere i programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper applicare le conoscenze apprese per la soluzione di semplici problemi di programmazione, progettando e sviluppando programmi per la soluzione di problemi di limitata complessità.

L’INFORMAZIONE E LE SUE RAPPRESENTAZIONI : l’informatica ed il mondo moderno; il concetto di “informazione”; rappresentazione e codifica dell’informazione, la rappresentazione digitale; numeri in binario; rappresentazione dei numeri relativi (segno e modulo, complemento a uno, complemento a due, eccesso-k); rappresentazione dei numeri reali (IEEE 754); convergenza digitale (campionamento e quantizzazione); codifica delle informazioni testuali, di immagini e video.
INTRODUZIONE ALGEBRA DI BOOLE : logica proposizionale; operatori booleani; algebra di Boole; funzioni booleane e tabelle di verità; teorema di De Morgan.
IL MODELLO DI ESECUTORE : processi e processori; cenni alla macchina di Turing; il modello di Von Neumann e le sue estensioni; le memorie; la CPU; Il bus; Il clock; firmware, software e middleware; Il modello astratto di esecutore.
ALGORITMI E PROGRAMMI : Informatica come studio di algoritmi; La soluzione dei problemi: calcolabilità degli algoritmi. La trattabilità degli algoritmi: complessità computazionale; La descrizione degli algoritmi; Sequenza statica e dinamica di algoritmi; I linguaggi di programmazione.
LA TRADUZIONE DEI PROGRAMMI: Il processo di traduzione; La compilazione; il collegamento; Il caricamento; Gli interpreti; La verifica della correttezza dei programmi; gli ambienti integrati; L’ambiente di sviluppo.
IL LINGUAGGIO PYTHON : Introduzione: le caratteristiche generali del linguaggio Python; interprete Python; interactive e script mode; le frasi del linguaggio Python: identificatori di variabili, moduli e funzioni, tipi di errori; tipi strutturati e i loro metodi: stringhe, liste, tabelle, dizionari, liste di dizionari; strutture di controllo decisionali (if, if-else, elif); strutture di controllo iterative (for, while); definizione di funzioni; scope di una variabile, variabili globali e locali; gestione dei file di testo; gestione delle eccezioni (try-except). Esempi di programmi completi in Python.
ALGORITMI DI RICERCA ED ORDINAMENTO: ricerca lineare (o sequenziale); ricerca binaria; ordinamento con selection sort; bubble sort; bubble sort ottimizzato; complessità computazionale e confronti tra algoritmi. Esempi di programmi completi in Python.
INTRODUZIONE AI MODULI IN PYTHON : il concetto di modulo; installazione dei package in Python (strumento pip); Matplotlib, esempi di grafici (line plot, scatter plot, bar plot, histogram plot, pie chart).

L'esito della prova scritta è vincoltante ai fini dell'accesso alla prova orale.

Testi di riferimento:

• Chianese A., Picariello A., Moscato V. Alla scoperta dei fondamenti dell’informatica. Un viaggio nel mondo dei BIT. Liguori Editore
• Chianese A., Picariello A., Moscato V., Sansone C. Le radici dell’informatica. Dal bit alla programmazione strutturata . Maggioli Editore
• Burattini E., Chianese A., Moscato V., Picariello A., Sansone C. Che C serve? Per iniziare a programmare . Maggioli Editore

Lo studente acquisirà i concetti fondamentali della Meccanica Classica, privilegiando gli aspetti metodologici e fenomenologici. Inoltre, acquisirà una abilità operativa consapevole nella risoluzione di semplici esercizi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di:
1) Comprendere i principi fondamentali della fisica e le loro applicazioni in situazioni problematiche. In particolare: a. enunciare i principi; b. indicare le relazioni tra i principi; c. confrontare spiegazioni dello stesso fenomeno o situazione mediante principi diversi.
2) Conoscere le principali leggi che spiegano i fenomeni fisici. In particolare: a. illustrare la legge in termini matematici; b. valutare i limiti della legge; c. estendere la legge a situazioni simili e a situazioni non note.
3) Conoscere le grandezze fisiche operativamente indicando le corrette unità di misura. In particolare: a. definire le grandezze fondamentali; b. conoscere le operazioni tra le grandezze fondamentali; c. descrivere le grandezze derivate in termini delle grandezze fondamentali.
4) Conoscere il campo di indagine della fisica. In particolare: a. comprendere il significato fisico degli enti matematici utilizzati per descrivere i fenomeni; b. delineare il campo di applicabilità (macroscopico/microscopico) delle leggi utilizzate per descrivere i fenomeni; c. descrivere i metodi di indagine utilizzati in fisica.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di: 1) analizzare ed esaminare le situazioni fisiche proposte formulando ipotesi esplicative attraverso modelli matematici, analogie o leggi fisiche; 2) formalizzare situazioni problematiche e applicare i concetti esposti al corso, i metodi matematici e gli strumenti disciplinari appresi durante il corso e rilevanti per la loro risoluzione, eseguendo, ove necessario, calcoli, stime, ragionamenti qualitativi; 3) interpretare e/o elaborare dati proposti e/o ricavati, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto e rappresentandoli, ove necessario, mediante linguaggio grafico-simbolico; 4) argomentare e descrivere strategie risolutive adottate in situazioni fisiche problematiche, comunicando i risultati ottenuti valutandone al contempo la coerenza con la situazione problematica proposta. 5) Livelli per tutti i descrittori: L1 – ingenuo o inadeguato; L2 – superficiale o frammentario; L3 – parziale; L4 – completo o generalmente completo.

l Metodo Scientifico. Grandezze fisiche e loro definizione operativa, unità di misura, dimensioni. Cinematica del punto materiale in una dimensione. Grandezze vettoriali e cinematica del punto in più dimensioni. Moto parabolico dei corpi e moto circolare. Sistemi di riferimento inerziali, definizione di forza e di massa. Principi della dinamica. Forze fondamentali e leggi di forza. Forze di contatto, forze vincolari, leggi di forza empiriche (forza elastica, forze di attrito e viscose). Problemi notevoli: piano inclinato, oscillatore armonico, pendolo semplice. Impulso e quantità di moto. Lavoro ed energia cinetica. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica e della quantità di moto. Urti in una dimensione. Momento angolare e momento delle forze. Moti relativi, sistemi di riferimento non inerziali e concetto di forza apparente. Cenni sul moto dei pianeti nel sistema solare. Dinamica dei sistemi di punti materiali: equazioni cardinali, centro di massa, leggi di conservazione, teorema di Koenig per l’energia cinetica. Elementi di dinamica del corpo rigido, rotazioni attorno ad asse fisso.

L'esito della prova scritta non è vincolante ai fini dell'accesso alla prova orale. Il campo sarà meglio definito in seguito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

Libro di testo: Elementi di Fisica. Meccanica e termodinamica. Mazzoldi-Nigro-Voci

Si dovranno acquisire gli strumenti di base dell’algebra lineare e della geometria. L’obiettivo di questo insegnamento è, da un lato, quello di abituare lo studente ad affrontare problemi formali, utilizzando strumenti adeguati ed un linguaggio corretto, e dall’altro di risolvere problemi specifici di tipo algebrico e geometrico, con gli strumenti classici dell’algebra lineare .
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relative alle strutture algebriche e geometriche studiate (spazi vettoriali, spazi della geometria elementare in dimensione 2 e 3, spazi di matrici) e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: rette e piani, matrici, equazioni, vettori. Lo Studente dovrà, inoltre, dimostrare di conoscere le problematiche di base relative alle strutture algebriche e geometriche.

Richiami di teoria degli insiemi e strutture algebriche: 0,5 CFU
Unione, intersezione, complemento, prodotto cartesiano; corrispondenze e relazioni, applicazioni o funzioni, restrizioni, applicazioni iniettive, suriettive, biettive, composizione di applicazioni, caratterizzazione delle applicazioni biettive; relazioni di equivalenza (esempio: equipollenza tra vettori applicati). Operazioni interne: proprietà associativa, elemento neutro, elementi simmetrici, proprietà commutativa, (esempi: operazioni di addizione in insiemi numerici e sui vettori). Gruppi abeliani e non (esempi). Definizione di campo. Esempi: campo dei numeri reali, campo il cui sostegno contiene solo due elementi. Operazioni esterne (esempio: operazione di moltiplicazione esterna sui vettori liberi ed applicati).
Spazi vettoriali ed euclidei: 1,5 CFU
Definizione e proprietà elementari di uno spazio vettoriale. Esempi: spazi vettoriali numerici, di polinomi, di matrici, di vettori liberi ed applicati della geometria elementare. Combinazioni lineari, dipendenza e indipendenza lineare e loro caratterizzazioni; sistemi di generatori. Sottospazi vettoriali e caratterizzazione; insiemi di vettori che generano lo stesso sottospazio vettoriale; basi e componenti di un vettore in una base ordinata; teorema di estrazione di una base da un sistema di generatori; lemma di Steinitz e conseguenze: dimensione di uno spazio vettoriale, teorema di completamento in una base di un insieme linearmente indipendente; sottospazio intersezione, sottospazio somma, somma diretta, relazione di Grassmann. Spazi vettoriali euclidei: prodotto scalare in uno spazio vettoriale sui reali: lunghezza di un vettore, angolo tra due vettori, esistenza di basi ortonormali: procedimento di Gram-Schmidt; complemento ortogonale di un sottospazio euclideo; prodotto scalare canonico (o naturale) tra vettori numerici. Prodotto scalare tra vettori geometrici. Prodotto vettoriale (in dimensione 3).
Matrici e determinanti: 1 CFU
Operazioni elementari di riga; matrici ridotte a scalini. Rango di una matrice e numero di pivot di una matrice a scalini. Matrici triangolari e diagonali; prodotto righe per colonne; definizione classica di determinante (con l'uso delle permutazioni) e proprietà elementari. Caratterizzazione del rango massimo mediante il non annullarsi del determinante; metodi di calcolo del determinante: enunciati del Teorema di Laplace e del secondo teorema di Laplace; enunciato del Teorema degli orlati (Kronecker); matrici invertibili e determinazione della matrice inversa. Relazione di similitudine tra matrici.
Sistemi lineari di equazioni: 1 CFU
Soluzioni, compatibilità (Teorema di Rouchè-Capelli); Teorema di Cramer; metodo di riduzione a scalini (metodo di eliminazione di Gauss); risoluzione di un sistema di equazioni lineari; determinazione di una base dello spazio vettoriale delle soluzioni di un sistema lineare omogeneo; ogni sottospazio di uno spazio vettoriale numerico è lo spazio delle soluzioni di un sistema lineare omogeneo: rappresentazione cartesiana e parametrica dei sottospazi vettoriali numerici.
Applicazioni lineari: 0,5 CFU
Definizione e prime proprietà; conservazione della dipendenza lineare; nucleo e immagine; caratterizzazione delle applicazioni lineari iniettive e suriettive; teorema fondamentale delle applicazioni lineari; endomorfismi, isomorfismi; isomorfismo associato a basi fissate; matrici associate e di cambiamento di base. Enunciato del Teorema della dimensione. Relazione di similitudine tra matrici associate a endomorfismi in basi ordinate diverse.
Diagonalizzazione di endomorfismi e matrici: 0,5 CFU
Autovalori, autovettori e autospazi di endomorfismi (e di matrici quadrate); polinomio caratteristico; molteplicità geometrica e molteplicità algebrica di un autovalore; caratterizzazione degli endomorfismi e delle matrici diagonalizzabili mediante l'esistenza di una base di autovettori; determinazione degli autovalori e di una base di autovettori di un endomorfismo diagonalizzabile e di una matrice diagonalizzabile.
Spazi (affini) euclidei: 1 CFU
Definizione, riferimenti (affini) cartesiani e coordinate di un punto, sottospazi (affini) euclidei, definizione di parallelismo, rette sghembe, rappresentazione parametrica e cartesiana dei sottospazi (affini) euclidei. Studio di incidenza e parallelismo tra sottospazi. Condizioni di ortogonalità tra sottospazi in dimensione 2 e 3. Distanza tra insiemi di punti; distanza di un punto da un iperpiano; studio della distanza tra sottospazi euclidei in dimensione 2 e 3, Teorema della comune perpendicolare. Definizione di fasci impropri e fasci propri di piani in dimensione 3.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.
Il campo sarà ridefinito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

Si veda il sito web del docente.

Il corso mira a fornire allo studente le conoscenze di base sulle caratteristiche e reattività delle principali classi di composti organici, con particolare riferimento a quelle di maggiore interesse nelle produzioni industriali chimiche. Lo studente saprà riconoscere e classificare le diverse sostanze organiche, prevedendone le caratteristiche chimico-fisiche e di reattività in funzione della loro struttura; conoscerà inoltre i principali meccanismi di reazioni organiche. Lo studente acquisirà quindi consapevole autonomia di giudizio con riferimento alla valutazione di composti e reazioni chimiche.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente alla fine del corso sarà in grado di comprendere le formule dei composti organici e i loro modelli di rappresentazione grafica. Saprà individuare i principali gruppi funzionali e conoscere le loro caratteristiche, la nomenclatura e la reattività. Lo studente sarà in grado di comprendere e descrivere la struttura tridimensionale delle molecole organiche (stereochimica) Avrà la capacità di prevedere e riconoscere proprietà, reattività e importanza delle molecole organiche. Avrà acquisito competenze nelle operazioni fondamentali per la manipolazione di composti organici. Lo studente sarà in grado di descrivere le principali reazioni delle molecole organiche ed il loro meccanismo
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di avere acquisito gli strumenti per risolvere autonomamente problemi riguardanti la struttura, la stereochimica, la nomenclatura e l’acidità/basicità dei composti organici. Inoltre, deve saper analizzare i meccanismi di reazione delle principali classi di composti organici prevedendone l’esito in base alle proprietà dei reagenti e delle condizioni sperimentali. Lo studente deve acquisire conoscenze e competenze che gli permettano di impiegare le informazioni teoriche acquisite nell’ambito della Chimica Organica nei diversi settori delle discipline interconnesse

Richiamo dei concetti fondamentali della chimica generale: struttura atomica, orbitali molecolari, legame chimico, formule di struttura. Introduzione ai composti organici: nomenclatura dei sostituenti alchilici, degli alcani, cicloalcani, alogenuri alchilici; proprietà fisiche degli alcani, alogenuri alchilici, alcoli, eteri, ammine; conformazione degli alcani e cicloalcani. Cenni sulla lavorazione del petrolio. Interazioni intermolecolari. Alcheni. Nomenclatura e struttura degli alcheni; isomeria cis/trans; stabilità relative degli alcheni. Nomenclatura e struttura degli alchini. Reazioni degli alcheni e degli alchini: addizione di un acido alogenidrico, di acqua, di idrogeno. Stabilità relative degli alcheni e meccanismi di reazione, diagrammi di reazione, stabilità dei carbocationi, regioselettività nelle reazioni di addizione elettrofila. Dieni coniugati. Polieni in natura. Stereoisomeria configurazionale. Chiralità. Enantiomeri e diastereoisomeri. Reazioni di sostituzione ed eliminazione degli alogenuri alchilici: meccanismi di reazioni SN2 / SN1 e fattori che le influenzano; prodotti di eliminazione (meccanismi E2 / E1 e fattori che le influenzano); competizione tra sostituzione ed eliminazione. Reazioni di alcoli, eteri ed alogenuri alchilici. Struttura e stabilità del benzene. Risonanza. Composti aromatici monociclici ed eterociclici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica. Acidi e basi. Acidità di fenoli. Ammine. Basicità e nucleofilicità delle ammine. I sali di ammonio quaternari. Sali di aril diazonio. Composti carbonilici. Nomenclatura e proprietà di aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, esteri e ammidi. Reazioni di addizioni nucleofila acilica (aldeidi e chetoni), reazioni di sostituzione nucleofila acilica (acidi carbossilici e derivati), idrolisi di esteri e ammidi, reazione con lo ione idruro (riduzioni). Acidità degli idrogeni in alfa al carbonile: la tautomeria cheto-enolica e la chimica degli enolati. Alchilazione di ioni enolato; addizione aldolica e disidratazione (condensazione aldolica). La condensazione di Claisen. La sintesi malonica. La sintesi acetacetica. Carboidrati e lipidi. Amminoacidi, peptidi e proteine.

L’esame mira a verificare i seguenti risultati di apprendimento: struttura, proprietà e fondamenti della reattività delle principali classi di composti organici; corretta esecuzione di esercizi, con illustrazione dettagliata dei meccanismi delle reazioni coinvolte, della reattività, proprietà e interconversione dei gruppi funzionali

Diapositive delle lezioni del docente

• McMurry, Chimica Organica, Ec. Piccin
• Solomons Graham TW, Fryhlem Craig B, Chimica organica, Ed. Zanichelli
• Brown William H., Foote Christopher, CHIMICA ORGANICA, Ed. EDISES.
• Bruice P. Y. CHIMICA ORGANICA, Ed. EdiSES
  M.V. D'Auria, O. Taglialatela Scafati, A. Zampella, Guida ragionata allo svolgimento di esercizi di chimica organica. Loghìa Editore
  Cacchi S, Nicotra F., ESERCIZI DI CHIMICA ORGANICA, Ed. AMBROSIANA

L'insegnamento si propone di definire il modello circuitale, analizzarne le proprietà fondamentali, introdurre i principali teoremi e metodologie generali di analisi e soluzione dei circuiti elettrici. Inoltre, esso fornisce agli studenti le conoscenze operative per la soluzione dei circuiti lineari in regime stazionario, sinusoidale e periodico, nonché dei circuiti dinamici lineari del I e del II ordine. L’insegnamento fornisce, inoltre, alcuni elementi, di natura tecnico-ingegneristica, sui dispositivi dell’ingegneria elettrica rilevanti per la conversione dell’energia, per gli impianti elettrici, e per sistemi di sicurezza elettrica.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il percorso formativo fornisce agli studenti le conoscenze generali e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare i circuiti elettrici e le conoscenze operative per la soluzione dei circuiti lineari. Lo studente deve dimostrare di conoscere le problematiche relative al modello circuitale, all’analisi dei circuiti lineari in regime permanente e in evoluzione dinamica, ai concetti di base relativi ai dispositivi dell’ingegneria elettrica per applicazioni nella conversione dell’energia, negli impianti elettrici, e nei sistemi di sicurezza.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare gli strumenti metodologici appresi individuando il metodo più appropriato per risolvere circuiti lineari in condizioni di funzionamento stazionario, sinusoidale, periodico e semplici circuiti dinamici lineari del I e II ordine. Lo studente dovrà essere in grado di esporre oralmente o per iscritto gli argomenti del corso utilizzando correttamente il linguaggio tecnico della disciplina.

Teoria generale dei circuiti.
Richiami di Elettromagnetismo. Concetti di carica, corrente, tensione, potenziale, di differenza di potenziale e flusso magnetico concatenato.
Circuiti fisici discreti e modello a parametri concentrati associato. Equazioni di Kirchhoff alle corrent (LKC) e alle tensioni (LKC). Equazioni dei dispositivi.
Potenza ed energia assorbita da un dispositivo. Dispositivi a due terminali. Orientazioni di corrente e tensione. Convenzione dell'utilizzatore e del generatore.
Studio della topologia dei circuiti basata sulla teoria dei grafi. Maglie, anelli, insiemi di taglio e matrici di incidenza relative. Albero e coalbero.
Indipendenza lineare delle LKC e LKT. Teorema di Tellegen e conservazione delle potenze.
Potenziali nodali e correnti di maglia.
Dispositivi.
Derivazione relazione costitutiva resistore. Derivazione relazione costitutiva del generatore di tensione. Generatori ideali di tensione e corrente. Derivazione delle relazioni costitutive di induttore e condensatore. Induttori accoppiati, trasformatori ideali. Interruttori, diodi e transistors. Strumenti di misura ideali: amperometri, voltmetri e wattmetri. Classificazione dispositivi: dispositivi tempo-invarianti e tempo-varianti, lineari e non lineari, dinamici e a-dinamici. Concetto di passività di un dispositivo. Dispositivi a N terminali. Dispositivi a M porte. Doppi bipoli lineari.
Doppi bipoli resistivi: matrice delle resistenza, matrice delle conduttanze, e matrici ibride. Tripoli di resistori. Trasformazione stella-triangolo.
Circuiti lineari resistivi.
Serie e parallelo di resistori. Partitori di tensione e di corrente. Circuiti resistivi semplici: circuiti a singola maglia, circuiti con solo due nodi. Formula di Millman. Sovrapposizione degli effetti.
Teoremi di Thevenin-Norton. Metodo dei potenziali nodali e metodo delle correnti di maglia.
Circuiti in regime stazionario (DC).
Circuiti lineari in regime sinusoidale (AC).
Metodo fasori (ampiezze complesse). Concetto di impedenza. Modello matematica dei circuiti lineari in regime sinusoidale basato sui fasori.
Estensione dei risultati validi per le reti resistive alle reti in regime sinusoidale. Potenza in regime sinusoidale.Fattore di potenza. Teorema di Tellegen e conservazione delle potenze in regime AC. Potenza attiva e reattiva e loro conservazione. Circuiti risonanti. Regimi periodici non sinusoidali.
Filtri e e cenni sulle applicazioni dei filtri ai sistemi di telecomunicazione e ai dispositivi di conversione AC/DC.
Rifasamento del carico. Proprietà ed uso del trasformatore ideale. Strumenti di misura in regime AC.
Reti trifase.
Generatori trifase simmetrici. Triangolo delle tensioni. Tensioni stellate e concatenate. Reti a tre e a quattro fili. Carichi equilibrati e squilibrati. Spostamento del centro stella e problematiche relative. Unicità del centro stella in reti trifase simmetriche ed equilibrate.
Potenza nelle reti trifase. Risoluzione reti trifase col metodo del flusso di potenza. Misure della potenza elettrica nelle reti trifase. Inserzione dei wattmetri Aron, wattmetri in quadratura. Cenni sul rifasamento nelle reti trifase.
Circuiti lineari in evoluzione dinamica.
Circuiti lineari dinamici di ordine arbitrario: contenenti un numero arbitrario di induttori e condensatori.
Frequenze naturali. Passività dei dispositivi e negatività della parte reale delle frequenze naturali. Decomposizione della soluzione del circuito in transitorio e regime. Derivazione sistematica delle equazioni di stato per i circuiti di ordine uno e due. Ritratti di fase per i circuiti dinamici lineari del secondo ordine.
Circuiti magnetici ed elementi di conversione dell'energia.
Circuiti magnetici. Riluttanza e calcolo dei coefficienti di auto e mutua induzione. Trasformatore reale.
Perdite nel trasformatore: perdite per isteresi e per correnti parassite. Rendimento del trasformatore.
Circuito equivalente del trasformatore reale. Dati di targa e determinazione parametri del trasformatore mediante prove a vuoto e in corto circuito. Principi generali di conversione elettromeccanica dell'energia per sistemi elettrici e sistemi magnetici. Cenni su MicroElettroMechanicalSystems (MEMS).
Principio di
funzionamento del relè elettromeccanico. Calcolo delle forze col metodo dell'energia. Cenni sugli alternatori.
Generazione del campo rotante nelle macchine in AC. Principio di funzionamente del motore sincrono e asincrono.
Elementi di impianti e sicurezza elettrica.
Sistema elettrico nazionale. Cenni sulla produzione, trasporto e distribuzione dell'energia elettrica
(alta, media e bassa tensione). Cenni sugli interruttori: interruttori magnetotermici, elettromeccanici e differenziali. Cenni sui sistemi di protezione basati sull'impianto di terra. Coordinamento tra interruttore e resistenza di terra.

La valutazione si basa sul risultato ottenuto nella prova scritta e l’esito della prova orale.

Testi di riferimento
M. De Magistris, G. Miano, Circuiti, S pringer, II ed. 2015.
G. Fabricatore, Elettrotecnica e applicazioni, Liguori Circuiti elettrici, Renzo Perfetti, Zanichelli III ed.
Elettrotecnica principi e applicazioni III ed., Giorgio Rizzoni, McGrawHil
Testi Di Consultazione
L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh, Circuiti Lineari E Non Lineari, Jackson, 1991.
Circuiti elettrici, McGrawHill, VI ed.Charles K. Alexander, Matthew Sadiku, Giambattista Gruosso,
Giancarlo Storti Gajani
Libri di esercizi
S. Bobbio, Esercizi Di Elettrotecnica, Ed. Cuen, Napoli, 1995.
Altre risorse
Materiale didattico ed esercizi saranno forniti online dal docente mediante piattaforma web.

Lo studente acquisirà i concetti fondamentali dell’Elettromagnetismo, privilegiando gli aspetti fenomenologici e metodologici. Acquisirà inoltre una abilità operativa consapevole nella risoluzione di semplici esercizi numerici.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del corso lo studente deve dimostrare di:
Conoscere con sufficiente profondità gli argomenti presentati al corso ed il loro ambito di applicabilità
Essere in grado di presentare le conoscenze acquisite in modo sintetico ma al tempo stesso preciso ed esauriente
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente deve aver sviluppato le capacità necessarie per l’applicazione dei concetti relativi all'elettromagnetismo nel vuoto e nella materia alla modellizzazione di casi di studio e alla risoluzione di problemi.

Programma di FISICA GENERALE II
Forza elettrostatica e campo elettrostatico: Cariche elettriche; isolanti e conduttori. Struttura elettrica della materia. La legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo prodotto da una distribuzione continua di cariche. Linee di forza del campo elettrostatico. Moto di una carica in un campo elettrostatico.
Lavoro elettrico e potenziale elettrostatico: Lavoro della forza elettrica; tensione, potenziale. Calcolo del potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo come gradiente del potenziale. Superficie equipotenziali. Il rotore del campo elettrostatico. Il dipolo elettrico. La forza su un dipolo elettrico.
La legge di Gauss: Flusso del campo elettrostatico; legge di Gauss. Dimostrazione della legge di Gauss. Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss; campo elettrico prodotto da una distribuzione a simmetria sferica e da una distribuzione piana. La divergenza del campo elettrostatico.
Conduttori, dielettrici ed energia elettrostatica: Conduttori in equilibrio. Conduttore cavo; schermo elettrostatico. Condensatori; capacità di un condensatore sferico e di un condensatore piano. Energia del campo elettrostatico. Dielettrici. Polarizzazione nei dielettrici. Equazioni dell'elettrostatica per mezzi dielettrici.
Corrente elettrica: Conduzione elettrica. Corrente elettrica; corrente elettrica stazionaria. Legge di Ohm della conduzione elettrica. Forza elettromotrice; legge di Ohm generalizzata. Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore. Corrente di spostamento.
Campo magnetico e forza magnetica: Interazione magnetica; campo magnetico. Elettricità e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuiti piani. Moto di una particella carica in un campo magnetico B.
Sorgenti del campo magnetico, legge di Ampère e proprietà magnetiche della materia: Campo magnetico prodotto da una corrente. Calcolo di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente. Legge di Ampère; campo magnetico prodotto da un filo rettilineo indefinito, da un solenoide rettilineo indefinito. Proprietà magnetiche della materia. Campi H e B: permeabilità magnetica e suscettività magnetica. Sostanze ferromagnetiche e ciclo d'isteresi. Equazioni della magneto-statica nei mezzi magnetici. La legge di Gauss per il campo magnetico.
Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Origine del campo elettrico indotto e della f.e.m. indotta. Applicazioni della legge di Faraday (solo “attrito elettromagnetico, generatore di corrente”). Autoinduzione; induttanza di un solenoide toroidale e rettilineo; extra correnti di apertura e di chiusura di un circuito induttivo. Energia magnetica. Legge di Ampère-Maxwell. Le equazioni di Maxwell. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale. Onde elettromagnetiche piane.
L'esame consiste in un colloquio orale, durante il quale verrà chiesto allo studente di svolgere un esercizio tratto dal libro di testo.

L'esito della prova scritta non è vincolante ai fini dell'accesso alla prova orale. Il campo sarà meglio definito in seguito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: Elementi di Fisica, elettromagnetismo, EdiSES, Napoli.

Il corso intende fornire agli studenti di Ingegneria Chimica le conoscenze fondamentali sulla struttura, sulla microstruttura, sulle proprietà e sui processi di produzione dei principali materiali d’interesse ingegneristico, sia di tipo strutturale che di tipo funzionale. Tali conoscenze costituiscono necessario requisito per la progettazione dei materiali e per il loro corretto impiego.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente, al termine del corso, dovrà conoscere e saper comprendere le problematiche relative alla struttura e alle proprietà dei materiali studiati. Tali strumenti consentiranno agli studenti di definire le connessioni causali che sussistono tra le suddette struttura e proprietà dei materiali, allo scopo di poter individuare con senso critico i materiali più idonei per applicazioni in specifici contesti industriali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper applicare le conoscenze tecniche e gli strumenti metodologici acquisiti per selezionare i materiali per la realizzazione di prodotti e sistemi, attraverso un percorso che tenga conto di vincoli e obiettivi. In particolare, lo studente deve saper analizzare le relazioni struttura-microstruttura-proprietà anche alla luce dell’impatto ambientale dei materiali stessi/ e dei loro processi di produzione.

Il programma dell’insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali è così articolato:
Materiali di interesse ingegneristico: struttura, microstruttura e trasformazioni. Proprietà chimiche, fisiche ed elettriche dei materiali e loro dipendenza dalla natura dei solidi costituenti. Porosità e sua influenza sulle proprietà dei materiali. Interazione dei materiali con gli ambienti con i quali possono venire in contatto. Durabilità dei materiali. (0,5 CFU)
I solidi e le loro trasformazioni: struttura, difetti, transizioni di fase. Solidi non cristallini: stato vetroso. Transizioni in fase condensata: aspetti termodinamici e cinetici. Nucleazione omogenea ed eterogenea. Transizioni solido-solido, di spostamento e ricostruttive. Diagrammi di stato: significato, limiti, impiego. Relazioni fra struttura e proprietà (chimiche, fisiche, meccaniche, elettriche, etc.) dei materiali. (1,5 CFU)
Proprietà meccaniche dei Materiali: prove meccaniche sui materiali. Prove statiche, cicliche e da impatto. Materiali isotropi ed anisotropi. Relazioni struttura-microstruttura-proprietà. (0,5 CFU)
Materiali metallici: produzione e proprietà in relazione con le strutture. Metallurgia del ferro. Diagramma Fe-C. Affinazione della ghisa. Trattamenti termici e trattamenti superficiali degli acciai. Degrado e corrosione delle leghe ferrose. Acciai inossidabili. Designazione e Classificazione degli acciai. Norma UNI EN 10027. Materiali metallici non ferrosi. (1,5 CFU)
Materiali ceramici: processi e meccanismi di consolidamento di impasti ceramici; il processo di sinterizzazione. Materiali ceramici convenzionali a pasta porosa (laterizi) e a pasta compatta (porcellane). Materiali ceramici da muratura e da rivestimento. Materiali vetrosi: composizione, struttura e proprietà. Vetri speciali e di sicurezza. Induzione del processo di cristallizzazione in un vetro: vetroceramiche. (1,5 CFU)
Ceramici per applicazioni alte temperature: refrattari e refrattarietà. Materie prime, tecnologie produttive ed esempi applicativi (1 CFU)
Materiali leganti: Leganti aerei (calce, gesso) ed idraulici (calci idrauliche e cementi). Cemento Portland: costituzione, reazioni e prodotti di idratazione. Normativa sui Cementi UNI EN 197/1. Cementi di miscela. Malte e calcestruzzo: composizione, stagionatura, proprietà meccaniche e reologiche. (1 CFU)
Polimeri e polimerizzazione: Resine termoplastiche e termoindurenti; elastomeri. Relazioni struttura-proprietà. Tecnologia produttiva materie plastiche. (1 CFU)
Materiali compositi: Definizione di matrice e rinforzo. Funzione della matrice e funzione del rinforzo. Materiali compositi a matrice polimerica (FRP), ceramica (CMC) e metallica (MMC). Esempi applicativi di alcuni FRP e CMC. (0,5 CFU)

Sono previste due prove di verifica: la prima a metà del corso e la seconda alla fine. Il voto finale è la media dei voti delle due prove.

Materiale didattico scaricabile dal sito docente
Testi di riferimento:
C. Colella, D. Caputo –Introduzione alla scienza e tecnologia dei materiali. Vol.1 I solidi, De Frede
W. D. Callister –Scienza e ingegneria dei materiali. Una introduzione, EdiSES
W. F. Smith, J. Hashemi - Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill J. F. Shackelford –Scienza e ingegneria dei materiali, Pearson-Prentice Hall

Sapere: Fornire i concetti fondamentali relativamente ai principi della termodinamica, ai processi elementari dei cicli termodinamici, agli equilibri tra fasi, sia per sostanze pure che per miscele, ed agli equilibri chimici di interesse per l’ingegneria chimica.
Saper fare: Risoluzione di problemi di bilancio di materia e di energia. Utilizzo di diagrammi e tabelle per la determinazione di proprietà termodinamiche e per calcoli relativi a cicli frigoriferi e di potenza. Risoluzione di problemi riguardanti equilibri di fase e di reazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative ai principi della termodinamica, ai processi elementari dei cicli termodinamici, agli equilibri tra fasi, sia per sostanze pure che per miscele, ed agli equilibri chimici di interesse per l’ingegneria chimica. Deve dimostrare di sapere elaborare argomentazioni concernenti le relazioni tra grandezze termodinamiche a partire dalle nozioni apprese riguardanti i principi della termodinamica.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di trarre le conseguenze di un insieme di informazioni per risolvere problemi concernenti bilanci di materia e di energia, equilibri di fase e di reazione, e determinazione di proprietà termodinamiche e calcoli relativi a cicli frigoriferi e di potenza mediante utilizzo di diagrammi e tabelle.

Bilanci di materia. Sistemi chiusi e sistemi aperti. Bilanci di energia. Calore e lavoro. Primo principio della termodinamica. Energia interna. Entalpia. Calore specifico. Passaggi di stato e calore latente.Il gas perfetto. Compressione isoterma e adiabatica di un gas perfetto. Alcuni diagrammi di stato di sostanze pure. Calcoli di processo per sostanze pure sul diagramma di stato. Il calore di reazione e la sua dipendenza dalla temperatura. Calori di formazione e di combustione. Il reattore adiabatico.Processi reversibili e irreversibili. Il secondo principio della termodinamica e l’entropia. Cicli termodinamici di potenza e cicli frigoriferi. Calcoli relativi a cicli termodinamici sui diagrammi di stato.L’energia libera e l’equilibrio di fase. Le miscele ideali e l’equilibrio liquido-vapore di miscele ideali. La laminazione di miscele. La solubilità dei gas nei liquidi e la legge di Henry. Diagrammi di stato di miscele. Equilibri liquido-liquido. La regola delle fasi.Gli equilibri di reazione. Il calcolo della costante di equilibrio. La sua dipendenza dalla temperatura. Il reattore e il calcolo del grado di conversione all’equilibrio. La dipendenza del grado di conversione dalla pressione e dalle condizioni di alimentazione.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

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

• Don W. Green, Robert H. Perry Perry's Chemical Engineers' Handbook, McGraw-Hill
• Materiale didattico scaricabile dal sito web docente.

Mettere lo studente in condizioni di: 1. giustificare la scelta degli stadi attraverso cui si realizza un processo chimico (preparazione dell’alimentazione, reattori, operazioni di separazione e purificazione dei prodotti, operazioni di riciclo, operazioni di controllo degli inquinanti); 2. tracciare il diagramma di flusso di processo completo con indicazioni quantitative sulle condizioni operative delle apparecchiature che compongono i singoli stadi e sulle correnti di flusso; 3. impostare e risolvere bilanci di materia e di energia, conti di termodinamica e cinetica applicata in relazione a diagrammi di flusso e diagrammi a blocchi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative sia alla messa a punto di processi chimici sia all’uso di catalizzatori industriali.
Il percorso formativo intende fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare in modo critico i processi industriali allo scopo di sottolineare le relazioni esistenti tra le conoscenze fondamentali di un processo chimico, ad es. meccanismi di reazione e termodinamica, approvvigionamento delle materie prime e isolamento di prodotti di reazione, e la realizzazione industriale del processo stesso.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di trarre le conseguenze di un insieme di informazioni (bilanci di materia ed energia) allo scopo di risolvere problemi concernenti le produzioni industriali. Il percorso formativo è orientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare le conoscenze acquisite di termodinamica e catalisi promuovendo la capacità di utilizzo di tali strumenti per procedere ad una valutazione comparativa dei processi chimici. Gli strumenti stimoleranno inoltre gli studenti a sviluppare un approccio critico verso l’apprendimento caratterizzato dalla definizione del problema e dei principali vincoli da rispettare per una corretta soluzione.

Diagrammi a blocchi e diagrammi di flusso di processo: analisi qualitativa e quantitativa dei processi.
Materie prime e principali linee di produzione dell’industria chimica. Termodinamica applicata alle reazioni dell’industria chimica: equilibri chimici di sistemi reagenti complessi; conversione, selettività e resa; calcolo delle rese termodinamiche e scelta delle condizioni operative.
Termodinamica applicata ai processi di separazione: equilibrio tra fasi, volatilità relativa, assorbimento, solubilità , c inetica applicata - la catalisi nelle reazioni dell’industria chimica: definizioni e relazioni di tipo cinetico; deduzione delle equazioni di velocità di reazione; principali tipologie di catalizzatori industriali, loro caratteristiche e campi di impiego. Metodi di separazione/purificazione: principali metodi di separazione e purificazione ed esame dei principi chimico-fisici che ne sono alla base; esempi di stadi di separazione/purificazione tipici nell’industria chimica.
Processi rilevanti nell’industria chimica: processo di produzione di H2 mediante steam reforming; processo di sintesi di NH3; liquefazione e separazione dell'aria
Esercizi: bilanci materiali ed energetici sui diagrammi di flusso e diagrammi a blocchi di produzioni industriali. Calcoli di equilibri chimici e fisici e di cinetica chimica applicati agli stadi che compongono i processi chimici industriali. Analisi quantitativa delle condizioni operative dei processi di produzione di H2, di NH3

La valutazione si basa su una media della prova scritta e del colloquio orale.

• Appunti del corso
• Fondamenti di Chimica Industriale, a cura di F. Cavani et al., Zanichelli
• Principi della Chimica Industriale, G. Natta, vol.1, 2 e 3.
• Elementary Principles of Chemical Processes; Richard M. Felder, Ronald W. Rousseau, John Wiley & Sons, Inc. Third Edition, 2005
• Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006
• Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes, Turton R., Bailie R., Whiting W., Shaeiwitz J., 2009 Prentice Hall Edition
• Fondamenti dei Processi Chimici, M. Maestri,
  2021,
  Editore
  McGraw-Hill Education (Italy) srl
  ISBN:
  9788838655364

L'obiettivo principale del corso ècomprendere le problematiche relative alla formulazione e soluzione
numerica di modelli matematici di interesse delle biotecnologie industriali e all'analisi di dati sperimentali
mediante tecniche statistiche.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente dovrà dimostrare di saper utilizzare un software per risolvere equazioni complesse modellando la dinamica di sistemi di interesse delle biotecnologie industriali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà essere in grado di effettuare analisi statistiche e stima dei parametri a partire da dati sperimentali.

n.a.

Prova scritta. La prova si tiene nella stessa aula e nello stesso giorno della prova dell'altro modulo del corso (Bioreactors)

Montgomery and Runger, Applied Statistics and Probability for Engineers, John Wiley &Sons, 2003.
Quarteroni, Sacco and Saleri, Numerical Mathematics, Springer, 2007.
Lecture notes provided during the course.

Obiettivo dell’Insegnamento è fornire al Discente, in modo specialistico, le conoscenze e gli strumenti metodologici appropriati, anche mediante attività di esercitazione numerica, per risolvere problemi concettuali e di progetto relativi a reattori chimici ideali e non ideali, anche in combinazione tra loro ed in presenza di reazioni chimiche multiple e/o non isoterme e/o eterogenee.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo Studente deve dimostrare di conoscere, saper comprendere e saper elaborare discussioni anche complesse concernenti le problematiche relative a sistemi di reattori chimici, operazioni non isoterme, condizioni di flusso non ideali e processi eterogenei.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Il percorso formativo è orientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare concretamente le conoscenze in merito a sistemi di reattori chimici, operazioni non isoterme, condizioni di flusso non ideali e processi eterogenei, con capacità di analizzare i principali aspetti economici di base di un processo chimico.

I. Reazioni singole in reattori isotermi. Richiami di elementi di reattoristica ideale. Produttività per STR, PFR e CSTR. Il reattore differenziale. Reazioni autocatalitiche e confronto tra PFR e CSTR. Combinazione di reattori in serie/parallelo, e loro ottimizzazione. Ruolo dei fenomeni di miscelazione/segregazione. PFR con riciclo: bilanci di materia, equazione di progetto, condizioni di ottimizzazione. Esercitazioni applicative.
II. Reti di reazioni. Schemi di reazioni in parallelo e serie. Resa, selettività globale e istantanea. Approccio generale alle equazioni di bilancio. Reazioni in parallelo e in serie: scelta reattoristica, risoluzione per PFR e CSTR, profili di concentrazione, condizioni di congruenza, resa, selettività e loro ottimizzazione, considerazioni al contorno. Effetto della temperatura. Esercitazioni applicative.
III. Reattori non isotermi. Equazioni di progetto per reattori non isotermi. Richiami cinetici e termodinamici, leggi di Arrhenius e di van ‘t Hoff. Mappe termocinetiche per reazioni irreversibili e reversibili, endotermiche ed esotermiche. Calcolo del luogo delle massime velocità per reazioni reversibili esotermiche. Profili ottimali di temperatura in reattori non isotermi. Bilanci combinati di materia e di energia per reattori adiabatici. Ruolo del salto termico adiabatico. Ottimizzazione per reattori adiabatici con scelta della retta di lavoro. Il reattore autotermico. Scelte reattoristiche. Molteplicità di stati stazionari per reattori non isotermi. Esercitazioni applicative.
IV. Reattori non ideali. Concetti generali e situazioni di non idealità. Distribuzione dei tempi di residenza. Prove di tracciamento ad impulso e a scalino. Ottenimento della distribuzione dei tempi di residenza per CSTR. Modelli a compartimento per schemi reattoristici con by-pass, volume morto, in parallelo e in serie. Microfluidi e macrofluidi. Reattore a massima segregazione (MSR). Età ed aspettativa di vita. Reattore di Zwietering a massima miscelazione (MMR). Grado di conversione reale. Teoria di Kolmogorov e tempo di micro-miscelazione. Reattore a dispersione assiale (ADR). Reattore a flusso laminare (LFR). Modello shrinking core per reazioni solido-gas, grandezze caratteristiche, regimi controllanti. Equazione di progetto per regime controllante cinetico. Fattore di efficienza e modulo di Thiele per solidi porosi reagenti: definizioni, considerazioni e soluzione del bilancio all’interno del poro. Equazioni di progetto per reattori solido-gas: particelle solide con uniforme tempo di permanenza; sistemi con generica distribuzione dei tempi di permanenza.
V. Analisi economica di processi chimici. Definizioni generali e grandezze economiche di interesse: CAPEX, ammortamento, ricavi, OPEX, profitto lordo, tasse, profitto netto, tempo di payback e rendimento dell’investimento. Legge di capitalizzazione del denaro. Strategia sinking fund per la determinazione del tasso di ammortamento. Venture profit. Condizioni di rischiosità. Costi specifici, profitto lordo e produttività critica per processi chimici.

Prova orale. In aggiunta, prova scritta se presente (non obbligatoria).

F. Montagnaro, M. Balsamo, F. Di Lauro, Elements of Unit Operations and Chemical Reactors , 2026, Ed. Springer Nature, https://doi.org/10.1007/978-3-032-18046-9 .
Libro di testo con video su piattaforma “Federic@”: https://lms.federica.eu/course/view.php?id=382 .
Dispense del docente.

L’insegnamento si prefigge lo scopo di presentare le metodologie generali e una casistica di riferimento relativi alla progettazione e all’esercizio di reattori chimici, limitatamente all’operazione di sistemi reagenti omogenei caratterizzati da idealità di flusso.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e di saper utilizzare i criteri necessari alla progettazione e alla verifica di reattori chimici ideali singoli e in combinazione, di saper individuare le relazioni che legano le variabili di processo attraverso l’impostazione dei bilanci di materia e di energia su sistemi reagenti continui e discontinui.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare le metodologie apprese per impostare correttamente e risolvere i bilanci di materia e di energia su reattori chimici singoli e in combinazione, anche in presenza di reti di reazioni chimiche, e di saper risolvere problemi di progettazione e di verifica su tali apparecchiature.

Bilanci materiali e di energia su sistemi reagenti.
Reattori ideali continui e discontinui e configurazioni basate sulla combinazione di questi. Ottimizzazione di sistemi di reazione per cinetiche diverse. Sviluppo di case studies.
Sistemi reagenti in presenza di reti di reazioni. Definizioni di resa e selettività e loro impiego. Analisi di semplici reti di reazioni. Sviluppo di case studies.
Reattori ideali operati in condizioni non isoterme. Impostazione delle equazioni di progetto nel caso generale e nel caso di operazione adiabatica. Sviluppo di case studies.

La commissione verifica la conoscenza generale e la comprensione degli argomenti trattati nel corso, prestando particolare attenzione alla capacità del candidato di sviluppare un ragionamento critico e di contestualizzare gli elementi acquisiti durante il corso in relazione a casi di studio e problemi selezionati.

Dispense del corso.
Testo di riferimento:

• O. Levenspiel, Chemical reaction engineering, Wiley NY (2000)

Approfondita conoscenza della termodinamica applicata trasformazioni termodinamiche con
particolare attenzione alle trasformazioni delle forme di energia di seconda specie in energia
meccanica. Conoscenza dei principali cicli termodinamici e della loro applicazione nella
trasformazione di energia di seconda specie in energia di prima specie. Conoscenza dei principi di
funzionamento di macchine dinamiche e volumetriche. L’allievo viene condotto alla comprensione
dei meccanismi con cui èpossibile trasferire energia da un fluido ad una macchina e viceversa.
L’allievo inoltre acquisirà competenze di base sugli impianti termici ed idraulici
Conoscenza e capacita' di comprensione: L’allievo alla fine del percorso formativo avrà conoscenza delle trasformazioni con cui le
macchine, dinamiche e volumetriche, sono in grado di trasferire e generare energia meccanica.
Avrà la capacità comprendere come gestire un potenziale energetico di qualsivoglia fonte (fossile,
geodetica eolica, solare etc…). Sarà in grado di definire le soluzioni che consentano
l’ottimizzazione dei processi di conversione delle fonti energetiche con particolare riferimento ai
sistemi di propulsione navale quali i motori a combustione interna Diesel ad accensione
comandata. L’allievo inoltre acquisirà competenze nell’ ambito della gestione e movimentazione
fluidi sviluppando le competenze necessarie alla scelta ed alla progettazione preliminare di sistemi
di pompaggio
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’approfondita conoscenza sui sistemi di
conversione dell’energia sia per quanto riguarda le macchine motrici che operatrici. Egli inoltre
dovrà mostrare di aver assimilato i concetti di termodinamica e fluidodinamica applicata alle
macchine
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di possedere capacità di analisi tali da poter
dimensionare in modo corretto un sistema di produzione e gestione dell’energia

[2 CFU] GENERALITÀ - DEFINIZIONI –TERMODINAMICA. Definizioni riguardanti: - Macchine
motrici ed operatrici - Impianti motori, Impianti motori termici, Impianti motori primi. Fonti di
energia primaria (esauribili e rinnovabili) e secondaria: - Quantificazione dell'energia associata alle
diverse fonti (idraulica, termica da combustibile, nucleare, solare, eolica, idraulica). La
trasformazione dell'energia primaria negli impianti motori termici (IMT): definizione di consumo
specifico di calore e di combustibile; bilancio termico di un IMT; definizione di rendimento globale
e catena di rendimenti (di combustione, reale e meccanico); legame con i consumi specifici.
Analisi dei costi del kWh prodotto. Rappresentazione delle trasformazioni nei piani (p,v),(T,s) e
(h,s) e individuazione degli scambi di calore e lavoro. Cicli termodinamici diretti: analisi delle
quantità di calore scambiate nel ciclo; lavoro e rendimento di un ciclo; ciclo di Carnot e definizione
di temperature medie di adduzione e sottrazione di calore per un ciclo qualsiasi; cicli "irreversibili"
e definizione di indice di irreversibilità. Cicli ideale, limite e reale. Cicli Turbo-gas, Cicli a Vapore
[3 CFU ] LO SCAMBIO DI LAVORO NELLE MACCHINE. Nozioni generali sullo scambio di
lavoro tra fluido e macchina: equazioni di bilancio della massa e dell'energia. Particolarizzazione
delle equazioni di bilancio per una macchina volumetrica e importanza dei termini non stazionari.
Equazioni di bilancio in regime stazionario: equazione della continuità, dell'energia in forma
meccanica e termodinamica e individuazione dei termini cinetici e potenziali. Concetto di lavoro di
attrito. Rendimenti adiabatici e politropici; fenomeni del recupero e controrecupero. Scambio di
lavoro nelle macchine dinamiche: equazione di bilancio del momento della quantità di moto e
derivazione dell'equazione di Eulero per le turbomacchine; confronto con l'equazione dell'energia.
2
Definizione di grado di reazione. Velocità assolute, periferiche e relative e triangoli di velocità.
Dipendenza del lavoro scambiato dalle velocità del fluido e della macchina. Flusso isentropico
nelcondotti. Equazione dell'energia per condotti fissi e trasformazione tra energia potenziale e
cinetica. Parametri di ristagno. Definizione di numero di Mach e concetto di bloccaggio della
portata. Equazione della portata in funzione dei parametri di ristagno e dei rapporti di pressione.
Condotti a sezione variabile: ugelli e diffusori. [2 CFU] MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
(M.C.I.). Generalità. Classificazioni e campi di impiego. Motori ad accensione comandata e per
compressione, a due e a quattro tempi. Descrizione delle fasi del motore. Cicli ideali. Cenno sui
cicli Otto-Beau de Rochas, Diesel e Sabathè con i relativi confronti. Importanza del rapporto
volumetrico di compressione. Ciclo limite. Differenze fondamentali con i cicli ideali. Andamento
della combustione e sua influenza su pressione e temperatura massima del ciclo. e sul
rendimento. Prodotti della combustione in M.C.I.. Cicli reali dei M.C.I.. Definizione di: cilindrata,
rapporto di compressione effettivo, spazio morto. Individuazione delle fasi "aperte" e "chiuse" del
motore. Definizione di coefficiente di riempimento Determinazione della durata delle fasi di un
M.C.I. col diagramma della distribuzione. Influenza della fasatura delle valvole o della altezza delle
luci sul coefficiente di riempimento e sul lavoro. Importanza dell'anticipo all'accensione o
all'iniezione. [2 CFU] MACCHINE OPERATRICI (M.O.). Classificazioni: pompe, compressori;
macchine operatrici dinamiche e volumetriche. Accoppiamento della M.O. con il circuito
utilizzatore: calcolo della prevalenza richiesta dall'impianto; prevalenza utile, perdite di carico e
prevalenza totale; rendimento di condotta. Prevalenza manometri e prevalenza totale della M.O..
Carico adiabatico e politropico di un compressore. Rapporto di compressione. Macchine
operatrici dinamiche, Macchine operatrici volumetriche. Compressori alternativi. Scambio di
lavoro tra fluido e macchina. Diagrammi di funzionamento nel piano (p,V) nel caso ideale e reale.
Compressori alternativi multistadio. Cenni di Regolazione.

Valutazione viene analizzata dal docente in merito alle risoste della prova orale ed alla valutazione
dello scritto che viene sviluppato sempre durante la prova orale

Appunti dalle lezione,” Renato della Volpe” (Autore) -Macchine;
“Carlo D’Amelio” (Autore) –Le turbine a vapore;
”Renato della Volpe, Mariamo Migliaccio” (Autori) - Motori a combustione interna per autotrazione;
“Bianchi Alberto; Sanfilippo Umberto” (Autori) Pompe e impianti di
sollevamento

Obiettivo fondamentale dell’insegnamento è quello di introdurre i concetti di base dei fenomeni di trasporto di calore, di materia e di quantità di moto, in presenza o meno di reazioni chimiche, fenomeni alla base di tutta l’ingegneria chimica. Ciò avviene attraverso il raggiungimento di obiettivi più specifici, in particolare l’abitudine a ragionare per modelli nella descrizione dei fenomeni fisici e chimici, l’abitudine alla stima delle grandezze e dei parametri fondamentali di un processo, la capacità di tradurre tali concetti in equazioni matematiche.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere i concetti fondamentali dei fenomeni di trasporto di quantità di moto, di calore, di materia, in assenza e in presenza di reazioni chimiche, attraverso la scrittura delle corrispondenti equazioni di bilancio corredate delle appropriate equazioni costitutive di trasporto.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve essere capace di applicare i concetti fondamentali del trasporto di calore, quantità di moto e materia a: valutazione di ordini di grandezza e stima dei parametri fisici e delle grandezze in gioco in problemi di trasporto; risoluzione di problemi di trasporto basati su equazioni di bilancio microscopico o macroscopico e che prevedano la risoluzione di equazioni algebriche e/o differenziali.

• Cenni di: geometria dello spazio, equazioni differenziali ordinarie, differenziali, infinitesimi e infiniti, risoluzione numerica di equazioni differenziali, cinetica chimica;
• bilanci di massa semplici per fluidi incomprimibili e comprimibili. Bilanci in condizioni stazionarie. Bilanci in transitorio. Esempi: Riempimento e svuotamento di serbatoi;
• bilanci di materia per una specie chimica. Cinetica delle reazioni reversibili, irreversibili, di equilibrio. Reattori ideali: CSTR, PFR, Batch. Bilanci in stazionario e in transitorio. Il CSTR adiabatico. Gruppi adimensionali dei reattori ideali e loro significato fisico;
• trasporto conduttivo di calore. Equazioni di conservazione dell'energia termica in trasporto conduttivo. Flusso di calore e portata termica. Legge di Fourier. Trasporto conduttivo in geometrie semplici. Condizioni al contorno per il trasporto di calore. Trasporto conduttivo in serie e in parallelo: composizione delle resistenze termiche. Trasporto conduttivo in transitorio in geometrie semplici. Trasporto in presenza di generazione di calore. Gruppi adimensionali del trasporto di calore conduttivo e loro significato fisico;
• trasporto diffusivo di una specie chimica. Equazioni di conservazione di una specie chimica in presenza di trasporto diffusivo. Flusso e portata diffusivi. Legge di Fourier. Trasporto diffusivo in geometrie semplici. Condizioni al contorno per il trasporto diffusivo: equilibrio termodinamico all'interfaccia. Trasporto diffusivo in serie e in parallelo: composizione delle resistenze al trasporto diffusivo. Trasporto diffusivo in transitorio in geometrie semplici. Trasporto diffusivo con reazione chimica. Diffusione con reazione in film stagnante. Il catalizzatore poroso. Gruppi adimensionali nel trasporto diffusivo e loro significato fisico;
• tempi caratteristici e condizioni pseudo-stazionare;
• trasporto diffusivo della quantità di moto. Equazioni di conservazione della quantità di moto in condizioni semplici: equivalenza con il secondo principio della dinamica. Forze di massa e forze di superficie. Pressione. La legge di Newton. Bilanci della quantità di moto in condizioni semplici. Flussi rettilinei viscosi monodimensionali. Moto in condotti: la legge di Poiseuille;
• idrostatica. Equazione fondamentale dell'idrostatica. Legge di Stevino. Legge dell'idrostatica per fluidi comprimibili. Legge di Archimede. Applicazioni: manometri, galleggiamento dei corpi;
• moto intorno a oggetti sommersi. Gruppi adimensionali nel moto intorno a oggetti sommersi e loro significato fisico. Coefficiente di attrito, sua dipendenza dal Numero di Reynolds. Esempi applicativi;
• turbolenza. Esperimento di Reynolds. Applicazione al moto in tubi. Fattore di attrito e sua dipendenza dal numero di Reynolds. Correlazioni per il moto in tubi. Calcolo dei parametri ingegneristici per il moto in tubi;
• moto in letti fissi. Gruppi adimensionali nel moto in letto fisso e loro significato fisico. Fattore di attrito e numero di Reynolds per letti fissi. Legge di Ergun. Flusso in mezzi porosi. La permeabilità. La legge di Darcy;
• il bilancio di energia termica per un fluido in movimento. Adimensionalizzazione. Gruppi adimensionali nel bilancio di energia e loro significato fisico. Esempi applicativi;
• principio di conservazione di una specie chimica in un fluido in movimento. Adimensionalizzazione. Gruppi adimensionali nel bilancio di materia per una specie chimica e loro significato fisico. Esempi applicativi;
• trasporto di calore convettivo tra fasi. Coefficiente di scambio termico convettivo. Gruppi adimensionali nel trasporto convettivo di calore e loro significato fisico. Trasporto convettivo all'interfaccia. Il numero di Biot. L’analogia di Colburn. Esempi applicativi. Lo scambiatore di calore;
• trasporto convettivo di una specie chimica tra fasi. Coefficiente di scambio di materia convettivo. Gruppi adimensionali nel trasporto convettivo di materia e loro significato fisico. Trasporto convettivo all'interfaccia. Il numero di Biot di materia. Esempi applicativi;
• cenni di convezione naturale di calore e materia. Gruppi adimensionali nel trasporto convettivo naturale e loro significato fisico;

Il voto di esame viene assegnato a valle della prova scritta. La prova consiste nello svolgimento di alcuni quesiti che si basano sulla scrittura delle equazioni di bilancio e sulla risoluzione quantitativa. Alle domande viene generalmente associato un punteggio la cui somma (in trentesimi) va a costituire la valutazione complessiva. Una breve prova orale integrativa può essere richiesta dalla commissione per una più completa valutazione o dallo studente per cercare di migliorare il risultato della prova scritta. Quest'ultima costituisce comunque sempre la parte preponderante sia dell'esame che della valutazione.

Materiale didattico scaricabile dal sito docente
Bird, Stewart, Lightfoot, Fenomeni di Trasporto, Editore CEA
Denn, Process Fluid Mechanics, Prentice Hall