Mariano Calatozzolo

Silvestro Natoli

Le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo “Chimica,&nbsp;Materiali e Biotecnologie”&nbsp;articolazione&nbsp;“Chimica e Materiali” mostrano una tendenza alla compressione dei contenuti ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione” delle risorse umane ed economiche anziché alle esigenze della società ed agli obiettivi del processo formativo. In particolare, sono state sacrificate 4 ore settimanali di materie di indirizzo, rendendo necessaria la soppressione di “Chimica-Fisica” per evitare un’eccessiva frammentazione delle discipline chimiche in relazione alle ore a disposizione. La nuova edizione del manuale accoglie queste indicazioni, assicurando una stretta connessione con la scansione dei programmi ministeriali ma, allo stesso tempo, gli argomenti centrali della disciplina sono sviluppati in maniera da consentire al docente di scegliere le conoscenze da trasmettere, tra tutte quelle indicate nelle indicazioni ministeriali, in base agli obiettivi formativi fissati e di sviluppare gli opportuni approfondimenti. Le principali novità riguardano i contenuti di “Chimica-Fisica” direttamente correlate alla disciplina di Tecnologie Chimiche che sono state incluse nel piano dell’opera. In particolare: <ul><li>lo studio degli equilibri tra fasi diverse che sono collegati alla trattazione di tutte le operazioni unitarie basate sul raggiungimento di condizioni di equilibrio tra fasi diverse;</li><li>lo studio della termodinamica e della cinetica chimica, ovvero i cardini teorici che consentono la corretta rappresentazione dei bilanci di materia e di energia e la definizione delle migliori condizioni operative di una reazione, sia per quanto riguarda le rese che le velocità di reazione.</li></ul>

1. Operare con le grandezze fisiche: il Sistema Internazionale

1.1 Il sistema internazionale

1.2 Il calcolo dimensionale e il principio di omogeneità

1.3 La conversione tra unità di misura

Glossario

Esercizi

2. Materiali per le tecnologie chimiche

2.1 Le caratteristiche meccaniche dei materiali

2.2 Gli acciai e le ghise

2.3 Materiali metallici non ferrosi

2.4 Materiali polimerici

2.5 Altri materiali

2.6 Uno sguardo al futuro: i nanomateriali

2.7 I processi corrosivi e la degradazione dei materiali

2.8 Prevenzione della corrosione

3. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: diagrammi di stato e materiali

3.1 Gli equilibri di fase e i diagrammi di stato

3.2 Diagrammi di stato per soluzioni solide parzialmente miscibili

3.3 Il diagramma di stato ferro-carbonio

4. Stoccaggio e movimentazione dei solidi

4.1 Proprietà caratteristiche dei solidi

4.2 Stoccaggio dei solidi

4.3 Movimentazione dei solidi

5. Statica e dinamica dei liquidi

5.1 Statica dei liquidi

5.2 I liquidi in movimento

5.3 Dinamica dei liquidi ideali

5.4 I liquidi reali e le dissipazioni

5.5 Misura delle portate

6. Il trasporto dei liquidi

6.1 La prevalenza

6.2 Classificazione e campi d’impiego delle pompe

6.3 Pompe centrifughe

6.4 Pompe volumetriche

6.5 Pompe per applicazioni particolari

7. Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi

7.1 Stoccaggio dei fluidi

7.2 Tubazioni, elementi di linea, valvole

7.3 La direttiva "ped"

8. Separazione solido-liquido

8.1 La separazione solido-liquido

8.2 Il moto relativo dei solidi in un liquido

8.3 Impiego di flocculanti e polielettroliti

8.4 I sedimentatori

8.5 La filtrazione

8.6 La centrifugazione

9. Trattamenti delle acque grezze

9.1 Fonti di approvvigionamento delle acque grezze

9.2 Caratteristiche delle acque grezze

9.3 Requisiti per l’impiego delle acque

9.4 trattamenti delle acque

9.5 Adsorbimento su carboni attivi

9.6 Osmosi inversa

9.7 L'eliminazione dei gas disciolti

9.8 Cicli di trattamento completi

esercizi

10. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: la teoria cinetica dei gas

10.1 Le leggi empiriche dei gas ideali

10.2 Il comportamento dei gas ideali secondo la teoria cinetico-particellare

10.3 Il comportamento dei gas reali

10.4 I diagrammi di andrews

11. Separazioni gas-solido e gas-liquido

11.1 Principi operativi e ambiti applicativi

11.2 Depolveratori inerziali

11.3 Separatori a umido

11.4 Depolveratori elettrostatici

11.5 Depolveratori a tessuto

12. Misura e controllo nei processi chimici

12.1 Generalità sul controllo automatico

12.2 Definizioni principali

12.3 L'anello di regolazione in retroazione

12.4 I controllori ed il controllo on-off

12.5 Rappresentazione degli anelli di regolazione

12.6 Gli elementi di misura

Appendici

Dizionario tecnico

Indice analitico

Bibliografia

Riferimenti

12 1   Operare con le grandezze fisiche: il Sistema Internazionale glossario   Analisi dimensionale. Uno strumento di indagi-   Nome speciale. Nome attribuito a unità di misune scientifica che trova impiego in contesti diversi. Per le finalità di questo corso viene impiegato per la verifica della coerenza delle relazioni algebriche tra grandezze fisiche.   Dimensioni. In riferimento alle grandezze fonda- mentali, sono date semplicemente dai simboli dimensionali associati alle relative grandezze. Relativamente alle grandezze derivate, sono ottenute dalle relazioni algebriche che legano queste alle grandezze fondamentali. ra di alcune grandezze derivate con l obiettivo di semplificarne l uso.   Principio di omogeneità. I due membri di una eguaglianza che coinvolge grandezze fisiche non adimensionali devono avere le stesse dimensioni (o le stesse unità di misura). Applicato sistematicamente consente di autovalutare la correttezza formale delle espressioni ricavate. Sistema assoluto. Si dice di un sistema di unità   Grandezze derivate. Tutte le grandezze fisiche   che suddivide tutte le grandezze in due gruppi: non comprese tra le sette fondamentali e che da queste sono ottenute.   Grandezze fondamentali. Grandezze fisiche scelte a base del sistema di unità di misura in numero tale da essere sufficienti a definire tutte le altre. 01a CAPITOLO_001-012.indd 12 il primo, le grandezze fondamentali, sono scelte in modo da essere indipendenti tra loro; il secondo, le grandezze derivate, sono ottenute dalle prime elevate a esponenti razionali (quasi sempre interi). 27/04/12 11.16 

13 esercizi Capitolo 1 esercizio 1 Determinare le dimensioni e le unità di misura delle seguenti grandezze derivate: Forza, Lavoro, Potenza. Si partirà dalla definizione della grandezza e si procederà con le opportune operazioni. a) Forza (Simbolo F) Definizione Forza = massa   accelerazione Equazioni dimensionali La massa è una grandezza fondamentale e l accelerazione derivata. Sostituendo i simboli dimensionali che possiamo ricavare dalla Tab. 1.1 per la massa e dalla Tab. 1.2 per l accelerazione, si ottiene: [F] = [M]   [L]   [T 2] Unità di misura L unità di misura estesa si ottiene sostituendo ai simboli dimensionali le relative unità di misura fondamentali. [F] = [M]   [L]   [T 2] (kg   m   s  2) a cui viene attribuito il nome speciale newton (N). b) Lavoro (Simbolo L) Definizione Il lavoro meccanico è definito dal prodotto scalare tra il vettore forza ed il vettore spostamento Lavoro = Forza   spostamento Equazioni dimensionali Procedendo alla stessa maniera del caso precedente, si ha: [L] = [M]   [L]   [T 2]   [L] = [M]   [L2]   [T 2] Unità di misura Ripetendo la procedura precedente si ha: [L] = [M]   [L2]   [T 2] (kg   m2   s 2) Il nome speciale corrispondente è: joule (simbolo J). Per eventuali esigenze del calcolo dimensionale si può usare anche: N   m. c) Potenza (Simbolo P) Definizione Potenza = lavoro compiuto tempo impiegato Equazioni dimensionali e unità di misura [P ] = [M]   [L2 ]   [T  2 ] = [M]   [L2 ]   [T  3] [T] (kg   m2   s 3) Il nome speciale corrispondente è: watt (simbolo W). Per eventuali esigenze del calcolo dimensionale si può usare: J/s. 01b CAPITOLO_013-014.indd 13 30/07/12 14.53 

“Chimica, Materiali e Biotecnologie” con le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione”

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Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

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