Fondamenti di termodinamica dell'ingegneria chimica

Renato ROTA

2015/2, 608 pagine, formato 17x24 cm, € 55.00
ISBN 88-371-1908-9

Questo testo � la seconda edizione, riveduta ed ampliata, del volume pubblicato nel 2004 con lo stesso titolo per gli studenti del corso di studio in ingegneria chimica del Politecnico di Milano. Pur assumendo che lo studente abbia seguito con profitto gli insegnamenti propedeutici, il primo capitolo di questo libro riporta alcuni brevi richiami sui sistemi termodinamici, le trasformazioni spontanee e le condizioni di equilibrio. Questo rende il testo fruibile anche da studenti di corsi di studio che non prevedono la frequenza propedeutica degli insegnamenti di fisica generale e fisica tecnica. I principali strumenti matematici necessari alla comprensione del materiale esposto nel testo sono invece riassunti in Appendice A. Questo testo premette la trattazione della termodinamica dei composti puri alla trattazione della termodinamica delle miscele in quanto lo studio delle miscele poggia su metodologie sviluppate per fluidi puri. Dopo un breve richiamo ai fondamenti della termodinamica classica nel capitolo 1, il capitolo 2 formalizza la struttura dei bilanci di materia, di energia e di entropia per i composti puri. Successivamente il capitolo 3 introduce il modello pi� semplice utilizzabile per rappresentare il comportamento di un fluido: il gas perfetto. Nel capitolo 4 viene affrontato il problema della previsione, attraverso l'uso di equazioni di stato di diversa complessit�, delle propriet� volumetriche dei fluidi puri, mentre nel capitolo 5 viene mostrato come, utilizzando tali equazioni di stato, � possibile prevedere tutte le altre propriet� termodinamiche dei fluidi puri. I rimanenti capitoli affrontano il problema delle miscele. In particolare il capitolo 6 estende i concetti affrontati in precedenza al caso delle miscele. Successivamente, il capitolo 7 tratta il problema della definizione delle condizioni di equilibrio e della scrittura delle equazioni di bilancio per un sistema contenente un numero arbitrario di fasi e di specie chimiche in assenza di trasformazioni chimiche, mentre il capitolo 8 estende tale trattazione al caso di sistemi in cui possono avvenire anche trasformazioni chimiche. Infine, la prima parte del capitolo 9 mostra come gli strumenti sviluppati nei capitoli precedenti trovino una concreta applicazione nella progettazione di svariate apparecchiature dell'industria di processo quando il tempo necessario a raggiungere le condizioni di equilibrio � molto inferiore al tempo di permanenza del fluido nell'apparecchiatura stessa: in questo caso si dice che l'apparecchiatura pu� essere considerata uno stadio di equilibrio. La seconda parte del capitolo mostra invece come alcuni dei concetti sviluppati nell'ambito della termodinamica delle miscele siano utili anche per la progettazione di apparecchiature in cui non si raggiungono le condizioni di equilibrio. Il caso dei reattori chimici ideali viene affrontato per introdurre lo studente al secondo pilastro che regge la comprensione dei fenomeni che coinvolgono le miscele: la cinetica. L'obiettivo di questo testo � quello di insegnare allo studente come utilizzare gli strumenti della termodinamica dell'ingegneria chimica per risolvere problemi concreti che  l'ingegnere deve affrontare nella sua vita professionale. Si � quindi cercato di presentare la materia secondo un approccio sperimentale (piuttosto che assiomatico) e si � corredato il testo di numerose applicazioni completamente risolte e di alcuni esercizi in cui invece si fornisce solo il risultato. Il testo riporta anche i listati di programmi in un linguaggio di programmazione evoluto (Matlab) per la risoluzione delle applicazioni proposte.
Renato Rota • Docente al Politecnico di Milano.