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

400 10   Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: la teoria cinetica dei gas glossario   Diagrammi di Andrews. Piani di Clapeyron in cui vengono rappresentate trasformazioni isoterme a varie temperature. Consentono di evidenziare i dati di temperatura e pressione critica. Le isoterme al di sotto della temperatura critica evidenziano i passaggi di stato liquidovapore.   Fattore di comprimibilità. Fattore adimensionale utile nel descrivere come un gas reale differisce dal comportamento ideale, per cui il coefficiente assume valore 1.   Piani di Clapeyron. Sistema di coordinate carte- 10a CAPITOLO_371-400.indd 400 siane in cui i volumi sono riportati sulle ascisse e le pressioni sulle ordinate. Vengono impiegati nella rappresentazione degli stati di gas o nello studio delle trasformazioni.   Temperatura e pressione standard. In termodi- namica è utile riferirsi ad uno stato di riferimento per la valutazione di determinate proprietà della materia. I riferimenti della IUPAC fissano la temperatura a 0°C e la pressione a 1 bar. Per i gas il riferimento a condizioni standard consente di confrontare diverse misure di volume o di portate volumetriche. 27/04/12 11.57 

401 esercizi Capitolo 10 esercizio 1 La calce viva è un materiale legante noto fin dall antichità ed ancora oggi impiegato. Viene prodotta per riscaldamento di rocce calcaree ad una temperatura minima di 800°C, per realizzare la reazione: CaCO3   CaO + CO2 Determinare il volume di CO2 prodotto a pressione atmosferica ed alla temperatura di reazione, supponendo una massa netta di carbonato di calcio m = 1000 kg.   necessario svolgere i calcoli stechiometrici per risalire dalla massa di CaCO3 alle moli di tutte le sostanze. Considerando la CO2 un gas ideale alle condizioni previste si potrà applicare la legge di stato dei gas ideali per determinare il volume. Dati e calcoli stechiometrici Ricordando che i rapporti tra i coefficienti stechiometrici sono uguali ai rapporti tra le moli trasformate, è necessario iniziare dal calcolo delle moli di CaCO3: nCaCO3 = mCaCO3 MmCaCO3 = 1000 kg = 10 kmol 100 kg/kmol Essendo i coefficienti stechiometrici tutti 1, le moli formate di CaO e di CO2 saranno tutte 10 kmol. nCaO = 10 kmol nCO2 = 10 kmol La tabella seguente riporta i dati necessari e i risultati relativi ai calcoli stechiometrici, moli e masse trasformate. CaCO3 CaO + CO2 Massa m 1000 kg 560 kg 440 kg Massa molare Mm 100 kg/kmol 56 kg/kmol 44 kg/kmol Moli n 10 kmol 10 kmol 10 kmol Calcolo volume CO2 La temperatura di 800°C (1073 K), è sufficientemente elevata per considerare la CO2 un gas ideale. Si otterrà: V = 10b CAPITOLO_401-406.indd 401 10 kmol   8,31 J/(mol/K)   1073 K n R T = = 880 m3 101 kPa P 27/04/12 12.01 

“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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