Fenomeni di trasporto

Questo libro di testo trae origine dalla necessità di fornire agli studenti dei corsi di laurea triennali e di laurea specialistica in Ingegneria Chimica, Meccanica, Biomedica e Nucleare le basi della meccanica dei fluidi e del trasporto di calore e di massa. L’idea fondante di questa disciplina è quella di unificare l’approccio fisico e matematico al trasporto di quantità di moto, energia e massa, descrivendoli nei termini di flussi convettivi e flussi diffusivi. Questi ultimi, a loro volta, sono legati alla forza motrice che li determina, cioè ai gradienti di velocità, energia interna e potenziale chimico, attraverso delle diffusività, che misurano la resistenza del sistema, cioè la sua riluttanza ad abbandonare l’equilibrio termodinamico, dove i gradienti suddetti sono nulli. Queste resistenze sono responsabili del carattere irreversibile del trasporto di quantità di moto, calore e massa e prendono il nome di viscosità, conducibilità termica e diffusività massica, rispettivamente. Dal momento che esistono in commercio numerosi manuali di fenomeni di trasporto, viene spontaneo chiedersi che bisogno c’era di svilupparne un altro.

La risposta a questa domanda è che, a differenza della quasi totalità dei manuali apparsi degli ultimi 50 anni, in questo libro di testo i processi sono prima descritti da un punto di vista macroscopico e fenomenologico, e solo in un secondo tempo si derivano i bilanci microscopici, sviluppando i modelli matematici che ne permettono la soluzione. La ragione di questa scelta si fonda sull’esperienza di 25 anni di insegnamento, durante i quali l’autore ha potuto verificare che partire da una spiegazione intuitiva dei fenomeni, anche a scapito del rigore fisico e matematico, “funziona” meglio dal punto di vista didattico. Infine, si noti che al termine di ciascun capitolo sono proposti numerosi esercizi, le cui soluzioni, riportate in appendice, costituiscono una parte integrante del manuale.