Course Syllabus
Obiettivi
Analisi delle problematiche energetiche connesse all'uso delle risorse energetiche stesse e alla sostenibilità energetica sia globale che locale.
Contenuti sintetici
- Termodinamica
- Macchine termiche
- Macchine frigorifere
- Risparmio energetico
- Sistema energetico mondiale
- Effetti del consumo energetico sull'ambiente
Programma esteso
Termodinamica
- Concetto di sistema termodinamico e di temperatura.
- Primo principio della termodinamica e conservazione dell’energia.
- L’entalpia e sua applicazione nelle reazioni.
- Secondo principio della termodinamica: reversibilità e irreversibilità.
- Funzione entropia e la sua evoluzione.
- Rendimento termodinamico.
Macchine termiche
- Motori a combustione interna
- Ciclo Otto (motore a scoppio)
- Ciclo Diesel
- Ciclo di Brayton (motore a turbina)
- Utilizzo dei combustibili per motori a combustione interna
- Motori a combustione esterna
- Ciclo Rankine
- Sistemi di cogenerazione
- Ottimizzazione delle macchine termiche
Macchine frigorifere
- Coefficiente di prestazione
- Cicli frigoriferi
- Fluidi frigoriferi
- Pompe di calore
- Applicazione geotermica delle pompe di calore
- Sistemi di trigenerazione
Risparmio energetico
- Strategie per il risparmio energetico
- Valutazione dell’efficienza energetica nei vari settori
- Dispersione del calore
- Vari approcci sull’utilizzo dell’energia
- Confronto tra varie tecniche di risparmio energetico
Sistema energetico mondiale
- Bilancio energetico globale
- Distribuzione dei consumi energetici
- Modelli di evoluzione del consumo di energia
- Ripartizione sulle richieste energetiche
- Aspetti peculiari del consumo energetico mondiale
- Aspetti peculiari del consumo energetico in Italia
Effetti del consumo energetico sull'ambiente
- Il bilancio radiativo della terra
- La temperatura sulla terra
- L’atmosfera e l’effetto serra
- Possibili cause riscaldamento terrestre
- Le forzanti radiative
- Ricadute ed effetti sul clima
- Accorgimenti e strategie per ridurre il riscaldamento globale
Prerequisiti
Conoscenze di base della laurea triennale in fisica
Modalità didattica
Lezioni frontali.
Sono inoltre previsti alcuni seminari integrativi che fanno parte del programma del corso.
Materiale didattico
Egbert Boeker and Rienk Van Grondelle - Environmental Physics: Sustainable Energy and Climate Change (3rd edition)
David JC MacKay - Sustainable Energy — without the hot air (2008) -
Y. A. Çengel – Termodinamica e trasmissione del calore - Quarta edizione – McGraw-Hill (2013)
Durante il corso verranno indicati inoltri specifici riferimenti bibliografici e saranno distribuite alcune dispense.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale - Non sono previste prove in itinere
- Discussione sui vari argomenti discussi durante il corso
- Analisi di alcuni aspetti legati alla produzione e all'uso dell'energia
- Descrizione di possibili approcci relativi alla sostenibilità energetica
Orario di ricevimento
Lunedì - Venerdì previo appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
Analysis of energetic aspects connected with the use of energetic resources and with the energetic sustainability referred to global and local contests.
Contents
- Thermodinamics
- Thermal machines
- Refrigeration machines
- Energy Saving
- Global energy system
- Environmental effects of energy consuption
Detailed program
Thermodinamics
- Concept of temperature and of thermodinamic system
- First law of thermodinamics: the conservation of energy
- Hentalpy and its application to thermal reactions
- Second law of thermodinamics: reversibility and irreversibility
- Entropy function and its evolution
- Thermodinamic efficiency
Thermal machines
- Internal combustion engines
- Otto cycle (gasoline engine)
- Diesel cycle
- Brayton cycle (turbine engine)
- Fuels for internal combustion engines
- External combustion engines
- Rankine cycle
- Cogeneration systems
- Optimization of the thermal machines
Refrigeration Machine
- Cooling performance coefficient
- Cooling cycles
- Refrigerant gasses
- Heat pumps
- Geothermal application of heat pumps
- Trigeneration systems
Energy Saving
- Energy saving strategies
- Determination of energy efficiencies in various technological applications
- Dispersion of heat
- Methods for efficient use of energy
- Comparison between differet technologies for energy saving
Global energy system
- Global energy balance
- Distribution of energy consuption
- Evolution of energy consuption
- Energy requests by their possibile applications
- Peculiar aspects of global energy consuption
- Peculiar aspects of energy consuption in Italy
Environmental effects of energy consuption
- Earth's radiation balance
- Temperature on Earth
- Earth atmosphere and greenhouse effect
- Possible reasons of the global warming
- Radiative forcing
- Global effect on Earth climate changes
- Strategies to mitigate the global warming
Prerequisites
Basic knowledge of the three-year degree in physics
Teaching form
Lectures.
Some seminars on specific arguments will be organized as parts of the course program.
Textbook and teaching resource
Egbert Boeker and Rienk Van Grondelle - Environmental Physics: Sustainable Energy and Climate Change (3rd edition)
David JC MacKay - Sustainable Energy — without the hot air (2008) -
Y. A. Çengel – Introduction to thermodynamics and heat transfer – McGraw-Hill
During the course some bibliographic references will be indicated and some lecture notes will be available
Semester
Second semester
Assessment method
Oral examination - No intermediate evaluation will be organized
- Discussion on argument presented during the course
- Analysis on some aspects related to production and use of energy
- Description of possible approaches connected with energy sustainability
Office hours
Monday - Friday by appointment
Sustainable Development Goals
Staff
-
Davide Chiesa
