Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 10.09.2004

Fisica Tecnica – Esercizi 1 e 2;    Fisica Tecnica I – solo Esercizio 1;   Fisica Tecnica II – solo Esercizio 2

 (Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali)

 

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NOME e COGNOME                                CORSO di LAUREA                                                     Voto/i

 

Esercizio 1

Un ciclo Otto ideale ad aria standard, considerata gas ideale a calori specifici costanti (R = 0.287 kJ/(kg K), k = 1.4), opera fra le temperature t3 = 1300 °C (massima) e t1 = 20 °C (minima). Il calore fornito per ogni chilogrammo d’aria è = 700 kJ/kg.

Calcolare:

     1)     Il rapporto volumetrico di compressione, rv;

     2)     Il rendimento di primo principio, η;

     3)     Il rapporto fra le pressioni massima e minima del ciclo.

 

 

 

 

Esercizio 2

Un flusso d’aria forzata, alla temperatura t = 25 °C e velocità u = 10 m/s, è utilizzato per raffreddare i componenti elettronici disposti su un circuito stampato, come schematizzato in figura.

Uno dei componenti, un chip di altezza trascurabile e base di dimensioni l×l con l = 4 mm, si trova ad una distanza L = 120 mm dal bordo d’ingresso del circuito stampato. Le misure sperimentali hanno evidenziato che, a causa della presenza dei componenti elettronici, il numero di Nusselt locale Nux differisce da quello ottenuto su una lastra piana, ed è ben approssimato dalla relazione:

Stimare la temperatura superficiale del chip se questo dissipa un flusso qg = 30 mW.

 

Nota:

Si assumano per l’aria, ad un’opportuna temperatura da specificare, le seguenti proprietà termofisiche:

k = 26.9×10-3 W/(m K);            Pr = 0.703;              ν = 16.69×10-6 m2/s


Soluzioni

 

Esercizio 1

1)         

 

 

2)         

 

 

3)         

 

 

 

Esercizio 2

 

 

Dal bilancio di energia:

   cioè

 

dove  è il valore medio del coefficiente convettivo sulla superficie del chip, ed Achip = l×l è la superficie di scambio termico del chip.

 

Si assume, per semplicità, che , cioè che il valore medio del coefficiente convettivo possa venire approssimato dal valore locale del coefficiente valutato a x =L.

In tale ipotesi: