Indice. Prefazione alla terza edizione italiana...xi. Ringraziamenti dell Editore...XIII. Guida alla lettura...xiv

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1 Prefazione alla terza edizione italiana...xi Ringraziamenti dell Editore...XIII Guida alla lettura...xiv 1 INTRODUZIONE E UNO SGUARDO D INSIEME Introduzione alle scienze termiche La termodinamica e l energia La trasmissione del calore Le grandezze fisiche e le unità di misura La tecnica del problem solving...12 Sommario...17 Problemi INTRODUZIONE E CONCETTI FONDAMENTALI I sistemi e i volumi di controllo Le proprietà di un sistema La densità e la densità relativa Lo stato e l equilibrio Le trasformazioni e i cicli termodinamici La temperatura e il principio zero della termodinamica La pressione Gli strumenti di misurazione della pressione...36 Sommario...46 Problemi ENERGIA, TRASFERIMENTO DI ENERGIA E ANALISI ENERGETICA GENERALE Introduzione Le forme di energia Il trasferimento di energia sotto forma di calore Il trasferimento di energia sotto forma di lavoro Le forme meccaniche del lavoro Il primo principio della termodinamica I rendimenti di conversione dell energia Energia e ambiente...91 Sommario...98 Problemi PROPRIETÀ DELLE SOSTANZE PURE Le sostanze pure Le fasi di una sostanza pura Le trasformazioni con cambiamento di fase delle sostanze pure...103

2 VI Indice 4.4 I diagrammi di stato per trasformazioni con cambiamento di fase Le tabelle delle proprietà L equazione di stato dei gas perfetti Il fattore di compressibilità: una misura dello scostamento dal comportamento di gas perfetto Altre equazioni di stato Sommario Problemi ANALISI ENERGETICA DEI SISTEMI CHIUSI Il lavoro di variazione di volume Il bilancio energetico per sistemi chiusi I calori specifici L energia interna, l entalpia e i calori specifici dei gas perfetti L energia interna, l entalpia e i calori specifici di solidi e liquidi Sommario Problemi ANALISI DEI VOLUMI DI CONTROLLO IN BASE ALLA CONSERVAZIONE DELLA MASSA E ALLA CONSERVAZIONE DELL ENERGIA Il principio di conservazione della massa Il lavoro di pulsione e l energia di un fluido che scorre L analisi energetica dei sistemi a flusso stazionario Alcuni dispositivi a flusso stazionario L analisi energetica dei processi a flusso non stazionario Sommario Problemi IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Introduzione al secondo principio della termodinamica I serbatoi di energia termica I motori termici Le macchine frigorifere e le pompe di calore Le macchine a moto perpetuo Le trasformazioni reversibili e irreversibili Il ciclo di Carnot I teoremi di Carnot La scala termodinamica di temperatura Il motore termico di Carnot La macchina frigorifera e la pompa di calore di Carnot Sommario Problemi L ENTROPIA L entropia Il principio dell aumento dell entropia La variazione di entropia per le sostanze pure Le trasformazioni isoentropiche I diagrammi che coinvolgono l entropia Che cos è l entropia?...285

3 VII 8.7 Le relazioni T ds La variazione di entropia di solidi e liquidi La variazione di entropia dei gas perfetti Il lavoro per trasformazioni reversibili in condizioni di flusso stazionario Il minimo lavoro di compressione Il rendimento isoentropico per dispositivi a flusso stazionario Il bilancio di entropia Sommario Problemi I CICLI TERMODINAMICI DIRETTI E INVERSI Considerazioni fondamentali nell analisi dei cicli diretti Il ciclo di Carnot come ciclo di confronto I cicli ad aria standard Descrizione dei motori alternativi Il ciclo Otto: ciclo ideale dei motori ad accensione comandata Il ciclo Diesel: ciclo ideale dei motori ad accensione spontanea Il ciclo Brayton: ciclo ideale degli impianti a turbina a gas Il ciclo Brayton con rigenerazione Il ciclo ideale della propulsione a getto Il ciclo di Carnot a vapore Il ciclo Rankine: ciclo ideale degli impianti a vapore Il ciclo Rankine ideale con risurriscaldamento Il ciclo Rankine ideale con rigenerazione Cogenerazione I cicli diretti combinati gas-vapore Macchine frigorifere e pompe di calore Il ciclo inverso di Carnot Il ciclo inverso a compressione di vapore ideale Proprietà dei refrigeranti Le pompe di calore La refrigerazione termoelettrica Sommario Problemi LE MISCELE DI GAS La composizione delle miscele di gas Comportamento p-v-t delle miscele di gas perfetti e gas reali Le proprietà delle miscele di gas: gas perfetti e gas reali Sommario Problemi LE MISCELE DI GAS E VAPORE: L ARIA ATMOSFERICA Aria secca e aria atmosferica Umidità assoluta e umidità relativa La temperatura di rugiada La temperatura di saturazione adiabatica e la temperatura di bulbo umido Il diagramma psicrometrico Il benessere termoigrometrico e il condizionamento dell aria...448

4 VIII Indice 11.7 Trasformazioni per il condizionamento dell aria Sommario Problemi LE MODALITÀ DI TRASMISSIONE DEL CALORE Introduzione La conduzione La convezione Irraggiamento Modalità simultanee di trasmissione del calore Sommario Problemi LA CONDUZIONE TERMICA IN REGIME STAZIONARIO La conduzione termica stazionaria nelle pareti piane La resistenza termica di contatto Le reti di resistenze termiche La conduzione termica in cilindri e sfere Il raggio critico di isolamento La trasmissione di calore da superfici alettate La trasmissione di calore nelle configurazioni comuni Sommario Problemi LA CONDUZIONE TERMICA IN REGIME VARIABILE ON LINE LA CONVEZIONE FORZATA ESTERNA Il fenomeno fisico della convezione forzata La classificazione del moto dei fluidi Lo strato limite di velocità Lo strato limite di temperatura I flussi turbolenti e laminari Resistenza e trasmissione del calore nel flusso esterno Il flusso parallelo su piastre piane Il flusso su cilindri e sfere Sommario Problemi LA CONVEZIONE FORZATA INTERNA Introduzione La velocità media e la temperatura media La regione d ingresso L analisi termica generale Il flusso laminare all interno di tubi Il flusso turbolento all interno di tubi Sommario Problemi...631

5 IX 17 LA CONVEZIONE NATURALE Il fenomeno fisico della convezione naturale L equazione del moto e il numero di Grashof La convezione naturale su superfici La convezione naturale su superfici alettate e circuiti stampati La convezione naturale all interno di cavità Sommario Problemi LA TRASMISSIONE DI CALORE PER IRRAGGIAMENTO Introduzione La radiazione termica La radiazione di un corpo nero Le proprietà radiative Il fattore di vista La trasmissione di calore per irraggiamento: superfici nere La trasmissione di calore per irraggiamento: superfici grigie e diffondenti Sommario Problemi GLI SCAMBIATORI DI CALORE ON LINE IL RAFFREDDAMENTO DELLE APPARECCHIATURE ELETTRONICHE ON LINE Letture consigliate Appendice A Tabelle delle proprietà e diagrammi...a1 Indice analitico...i1