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

206 Tensione di vapore 7   Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi In un serbatoio chiuso, in cui coesistono una fase liquida e una gassosa, alla pressione della fase gassosa contribuisce certamente la tensione o pressione di vapore del liquido. I passaggi di stato saranno compiutamente affrontati nel prossimo corso, in questa sede ne diamo un breve cenno funzionale alla comprensione di fenomeni legati alla coesistenza di liquidi e aeriformi in serbatoi chiusi e a fenomeni di cavitazione che si possono verificare nelle pompe (v. § 6.3.2) e nelle valvole (v. § 7.2.4.5). Nel Cap. 10 (v. § 10.2.4) si descrive la distribuzione delle energie cinetiche delle molecole dei gas in funzione della temperatura. Ad una data temperatura non tutte le molecole hanno la stessa velocità e quindi la stessa energia cinetica: alcune sono più lente, altre più veloci e, all aumentare della temperatura, aumenta il numero di quelle più veloci. Qualcosa di simile avviene nei liquidi: le molecole si muovono con diverse velocità e quindi con diverse energie. All interfaccia tra la fase liquida e quella gassosa, le molecole di liquido a più alta energia vincono i legami intermolecolari con le altre molecole in fase liquida e passano in fase gassosa. Dalla fase gassosa, le molecole a più bassa energia, prossime all interfaccia possono essere attirate dai legami intermolecolari con la fase liquida e passarci. Se il recipiente è aperto, le molecole di liquido, passate in fase gassosa, si disperdono e si ha l evaporazione del liquido. Il fenomeno avviene anche nei solidi ed è detto sublimazione. Se nell ambiente circostante c è già del vapore del liquido (questo accade praticamente solo con l acqua, dato che l aria usualmente ha una certa umidità) l evaporazione è possibile solo se la pressione parziale del vapore è inferiore alla tensione di vapore del liquido. Se il recipiente è chiuso, le molecole evaporate non si disperdono e si raggiunge l equilibrio, in cui il numero delle molecole che passano in fase gassosa è bilanciato da quelle che ritornano in fase liquida: non si tratta. quindi, di un equilibrio statico ma di un equilibrio dinamico. La pressione di equilibrio del liquido evaporato definisce la tensione di vapore di quella sostanza ed è funzione solo della temperatura. Corrisponde alla pressione totale se il liquido evaporato è l unico componente della fase gassosa. Se è presente un altro gas, corrisponde alla pressione parziale del vapore del componente liquido. In un recipiente aperto, riscaldando un liquido, appena la tensione di vapore supera la pressione esterna, il liquido non è più stabile e avviene l evaporazione rapida con formazione di bolle di vapore anche in seno alla massa liquida: si ha l ebollizione. In un recipiente chiuso, in condizioni di equilibrio, la pressione del vapore del liquido è pari alla tensione di vapore del liquido stesso. Nel caso che la fase liquida sia costituita da un solo componente e che la fase gassosa sia costituita solo dal vapore del liquido, la pressione sovrastante la fase liquida corrisponde alla tensione di vapore. In caso di riscaldamento o raffreddamento del serbatoio avviene l evaporazione o la condensazione, con aumento o diminuzione della pressione. In Fig. 7.5 è riportata la tensione di vapore di alcuni fluidi in funzione della temperatura, sono indicate anche le possibili tipologie di stoccaggio. Il punto terminale delle curve corrisponde alla temperatura critica (v. § 10.4), la massima temperatura di esistenza della fase liquida di quella sostanza. 07a CAPITOLO_199-242_COLORE.indd 206 27/04/12 11.49 

07a CAPITOLO_199-242_COLORE.indd 207 Tensione di vapore, bar Fig. 7.5 0,01 0,1 1 10 100 1000  200  150  100 Ossigeno  50 i-Butano Metano 50 Etano Temperatura, °C 0 Etilene Tensione di vapore di alcuni fluidi e tipologie di stoccaggio.  250 Idrogeno Azoto Aria 100 150 250 Feniletanolo Acetone Cetano 200 Propano n-Butano Propilene Ammoniaca 300 Ottano Cicloesano 350 Acqua a tetto  sso atmosferici Serbatoi a tetto mobile atmosferici Serbatoi ellittici orizzontali e verticali, sferici, Serbatoi cilindrici orizzontali Serbatoi cilindrici 7.1   Stoccaggio dei fluidi 207 27/04/12 11.49 

“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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