CHIMICA FISICA INDUSTRIALE
Anno accademico 2018/2019 - 2° annoCrediti: 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: 2°
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
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Trasporto molecolare e diffusione, forze intermolecolari. | L. Forni Fenomeni di trasporto |
2 | Trasferimento di momento | L. Forni Fenomeni di trasporto |
3 | Fluidi newtoniani e non newtoniani | L. Forni Fenomeni di trasporto |
4 | Trasporto di calore | L. Forni Fenomeni di trasporto |
5 | Esempi di modifiche a livello microscopico. La Litografia e la microlitografia | L.F. Thompson Introduction to Microlithography |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame orale
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
nessuno