CHIMICA FISICA INDUSTRIALE

Anno accademico 2018/2019 - 2° anno
Docente: Luisa D'URSO
Crediti: 6
SSD: CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 98 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 24 di laboratorio
Semestre:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di approfondire le conoscenze chimico-fisiche di base per la comprensione ed investigazione delle reazioni chimiche e dei fenomeni di trasporto, tappa fondamentale per la progettazione dei processi chimici. Verranno pertanto presentate le potenzialità applicative delle leggi che regolano il trasporto di materia, energia e quantità di moto. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di trattare e risolvere mediante applicazione numerica diretta delle relazioni studiate, problemi che riguardano il moto dei fluidi, la trasmissione del calore e la diffusione nei diversi processi chimici.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali


Prerequisiti richiesti

Superamento degli esami di Matematica e di Fisica del 1° anno.


Frequenza lezioni

Fortemente suggerita.


Contenuti del corso

La reazione chimica e i fenomeni di trasporto.

  • Trasporto molecolare e diffusione, forze intermolecolari.
  • Trasferimento di momento
  • Fluidi newtoniani e non newtoniani. Le equazioni del bilancio energetico: fluido ideale e fluido dissipativo. Il bilancio meccanico. Il Bilancio di massa e l’equazione della continuità. Le equazioni di Navier-Stokes.
  • Cenni di geometria frattale: perimetro bagnato. Metodo di Buckingham delle costanti adimensionali. Diagramma di Moody. Regime laminare e turbolento, fenomeni di instabilità e leggi del caos.
  • La fluidodinamica moderna. Metodi numerici e metodi empirici per la soluzione delle equazioni differenziali della Fluidodinamica moderna.
  • Trasferimento di calore: conducibilità nei gas e nelle fasi condensate, leggi di Fourier, applicazioni.
  • Trasferimento di massa.
  • La legge della continuità e leggi di Fick. Processi di trasporto nei liquidi. Processi di trasporto nei solidi. Effetti di correlazione dei flussi ed equazioni fenomenologiche di Onsager. Trasferimento di massa e reazioni chimiche.

La reazione chimica ed il problema delle dimensioni di scala: Le Nanoscienze.

  • Crescita dei materiali da fasi soprassature. Decomposizione spinodale e nucleazione e crescita. Metodologia di crescita degli strati attivi. Metodologia Czochralski.

La scala dimensionale delle operazioni chimiche e le nanotecnologie.

  • Esempi di modifiche a livello microscopico. La Litografia e la microlitografia: Resist positivi, resist negativi ed il meccanismo di immagazzinamento della informazione. Dose e Peso Molecolare.

Testi di riferimento

Lo studente è libero di scegliere qualunque libro di testo.

  • L. Forni, I. Rossetti Fenomeni di Trasporto, Cortina Editore, Milano, 2009.
  • C.O. Bennett, J.E. Meyers, Momentum, heat and mass transfer, Mc Graw - Hill, New York 1962.
  • M. Shur, Introduction to Electronic Devices, J. Wiley & Sons 1996
  • L.F. Thompson, C.G. Willson and M.I. Bowden, Introduction to Microlithography, ACS 219, American Chemical Society, Washington.1982.




Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Trasporto molecolare e diffusione, forze intermolecolari. L. Forni Fenomeni di trasporto 
2Trasferimento di momento L. Forni Fenomeni di trasporto 
3Fluidi newtoniani e non newtonianiL. Forni Fenomeni di trasporto 
4Trasporto di caloreL. Forni Fenomeni di trasporto 
5Esempi di modifiche a livello microscopico. La Litografia e la microlitografiaL.F. Thompson Introduction to Microlithography 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

nessuno