Silvestro Natoli

Mariano Calatozzolo

Le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo “Chimica, Materiali e Biotecnologie” articolazione “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. I fondamenti chimico-fisici delle operazioni unitarie: il primo principio della termodinamica

1.1 Definizioni e concetti fondamentali

1.2 Temperatura e calore: il principio zero

1.3 L'energia interna e il primo principio

1.4 Il calore specifico

1.5 Entalpia

1.6 Applicazioni del primo principio

Glossario

Esercizi

2. Bilanci di materia ed energia

2.1 Le equazioni di bilancio ed i principi di conservazione

2.2 I bilanci di materia

2.3 Bilanci di energia nei sistemi aperti in cui non si realizzano reazioni chimiche

3. Il trasferimento di calore

3.1 Equazioni di trasferimento

3.2 La conduzione

3.3 La convezione

3.4 Trasmissione di calore per irraggiamento

3.5 Applicazione delle equazioni di bilancio e di trasferimento

3.6 Isolamento termico

4. Le apparecchiature per lo scambio termico

4.1 Gli scambiatori di calore

4.2 Gli scambiatori a doppio tubo

4.3 Gli scambiatori a fascio tubiero

4.4 Altri tipi di scambiatori

4.5 I condensatori e ribollitori

4.6 Il vapore e il trasferimento di energia termica

4.7 Il controllo della temperatura negli scambiatori

5. I fondamenti chimico-fisici dei processi: il secondo ed il terzo principio

5.1 Le macchine termiche

5.2 Secondo principio. gli enunciati di kelvin-planck e clausius

5.3 Il ciclo di carnot

5.4 L'entropia

5.5 Frigoriferi e pompe di calore

5.6 Bilancio entropico

5.7 L'energia “libera” – lavoro ed equilibrio

6. Il trasporto dei gas

6.1 Il lavoro di compressione

6.2 Le apparecchiature per il trasporto dei gas

7. I fondamenti chimico-fisici delle operazioni unitarie: i diagrammi di fase

7.1 I diagrammi di fase di sostanze pure: l'acqua

7.2 Evaporazione ed ebollizione di sostanze pure

7.3 L'equilibrio liquido-vapore nelle soluzioni

8. Concentrazione e cristallizzazione

8.1 Aspetti generali della concentrazione

8.2 Impianti di evaporazione a singolo effetto

8.3 Il comportamento reale delle soluzioni

8.4 Influenza delle variabili di processo

8.5 Gli impianti a multiplo effetto

8.6 Bilanci e dimensionamento degli evaporatori a multiplo effetto

8.7 Evaporazione per ricompressione meccanica del vapore

8.8 Caratteristiche costruttive degli evaporatori

8.9 Le apparecchiature ausiliarie

8.10 Gli schemi di controllo negli impianti di evaporazione

8.11 La cristallizzazione

9. Essiccamento

9.1 Generalità e ambiti applicativi

9.2 I processi in fase gassosa: la psicrometria

9.3 Parametri termometrici dell'aria umida

9.4 Il diagramma psicrometrico

9.5 Le trasformazioni dell'aria umida

9.6 Le caratteristiche interne dei solidi umidi

9.7 Bilanci di materia ed energia nell'essiccamento

9.8 Classificazione e caratteristiche degli essiccatori

9.9 La liofilizzazione

9.10 Il controllo negli impianti di essiccamento

9.11 Le torri di raffreddamento

10. I fondamenti chimico-fisici dei processi: la termodinamica chimica

10.1 Il primo principio e la termochimica

10.2 Spontaneità ed equilibrio chimico

11. I fondamenti chimico-fisici dei processi: cinetica chimica, catalisi, reattori

11.1 La velocità di reazione

11.2 Velocità di reazione e concentrazione

11.3 Velocità di reazione e temperatura

11.4 La velocità di reazione al variare di concentrazione e temperatura

11.5 Catalisi e catalizzatori

11.6 I reattori chimici

12. Processi industriali

12.1 Idrogeno e gas di sintesi

12.2 La sintesi dell'ammoniaca

806 Loiseau A., Launois-Bernede P., Petit P., Roche S., Salvetat J.P.: Understanding Carbon Nanotubes: From Basics to Applications, Springer (2006). McCabe W.L., Smith J.C., Harriott P.: Unit operation in chemical engineering, McGraw Hill (1993). McQuarrie D.A., Simon J.D.: Chimica  sica. Un approccio molecolare, Zanichelli (2000). Mersmann A.: Crystallization Technology handbook, Dekker (2001). Mujumdar A.S.: Handbook of Industrial Drying, CRC Press (2006). Muller I.: A history of thermodynamics, Springer (2007). Ostermayer A.; Giegrich J.: Eco-pro les of the European Plastics Industry (PVC), PlasticsEurope (2006). (www.plasticseurope.org). Perry R.H.: Perry s chemical engineers  handbook, 8a ed., McGraw Hill (2008). Pilato L.A., Michno M.J.: Advanced Composite Materials, Springer (1994). Planck M.: Treatise on Thermodynamics, Dover Publications (1990, rist. 7ª ed. 1922). Popov V.N.: Carbon nanotubes: properties and application, Materials Science and Engineering R 43 (2004) 61-102. Reklaitis G.V.: Introduction to material and energy balances, John Wiley (1989). Bibliografia Sandler S.I.: Chemical biochemical and engineering thermodynamics, 4a ed., John Wiley (2005). Scaglione P.: Il processo Fauser per la sintesi di NH3. La nascita di un impresa. La Chimica & l Industria 91, 8, 118-121 (2009). Seidman K., Michalik T.R.: The ef ciency of reversible heat engine. The possible misinterpretation of a corollary to Carnot s theorem, J. Chem. Educ. 68, 208-210 (1991). Smil V.: Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food, MIT Press (2001). Stramare L.: Managing Post-Consumer Plastics Packaging Separate Collection: the COREPLA Experience, EPR & Packaging, Brussels, 27.06.2013. Treybal R.E.: Mass transfer operation, McGraw-Hill (1981). Trifirò F.: La sintesi industriale dell ammoniaca a cent anni dalla sua scoperta, La Chimica & l Industria 91, 8, 104-107 (2009). UNICHIM: Impianti chimici, simboli e sigle, Manuale n° 6, UNICHIM (1996). Wilks J.: The Third Law of Thermodynamics, Oxford University Press (1961). Zardi U., Zardi F.: Storia della nascita dell industria moderna dell ammoniaca sintetica. La Chimica & l Industria 91, 8, 113-117 (2009). Zemansky M.W.: Calore e termodinamica. Zanichelli (1970). 

Bibliografia

807 Riferimenti Figura Fonte 1.10 4.7 4.17 4.20 5.16 6.4 8.22 8.29 8.32 9.22 9.2 9.25 9.27 11.10 12.8 12.11 12.12 13.22 13.23 13.25b 13.26a 13.26b Apparato di Joule  Harper s New Monthly Magazine , Agosto 1869. Neri W.:  Progettazione e sviluppo degli impianti chimici , Vallecchi (1970). Neri W.:  Progettazione e sviluppo degli impianti chimici , Vallecchi (1970). ITT Industries. Tom Schneider 2002. Flaktwoods Group. Deoband engineering corporation. GEA Evaporation Technologies. Armstrong Intelligent System Solution. Wyssmont Drying Technology. Reed instrumentation. Swenson Evaporator Company. Swenson Evaporator Company. Clariant. Topsoe. Belleli. Ammonia Casale. Deutsch G.C.: 23rd National SAMPE Symposium, p. 34, 2-4.05.1978. The Greenleaf Corporation. Zoltek. Bunsell A.R.: Fibre Reinforcements for Composite Materials. Elsevier (1988). Bennett S.C., Johnson D.J.: Fifth London International Carbon and Graphite Conference (1978). www.compositemood.com. www.compositesworld.com. European Commission   Joint Research Centre   Institute for Environment and Sustainability: International Reference Life Cycle Data System (ILCD) Handbook   Framework and Requirements for Life Cycle Impact Assessment Models and Indicators. First edition March 2010 (www.jrc.europa.eu). AA.VV.: Linee guida per l etichettatura ambientale degli imballaggi. Istituto Italiano Imballaggi. Ed. 2007 (www.istitutoimballaggio.it). 13.34 13.35 13.39 13.40 

Riferimenti

Le nuove indicazioni ministeriali per "Chimica e Materiali" influenzano il manuale, mantenendo i punti chiave ma consentendo flessibilità.

Tecnologie chimiche industriali

Tecnologie chimiche industriali, Vol. 2

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