First order phase equilibrium for classical bodies

Summary In this note the Author gives a general and unified treatment of first order phase equilibria for classical bodies like those considered by Truesdell and Toupin in[3].The Author reaches a system of partial differential equations (generalized Clapeyron equations) the conditions of whose solution are shown always to be satisfied.In particular, the Author derives the equations governing the polarized phase equilibrium for a fluid.Besides the equations ruling the phase equilibrium for a two phase n-component fluid mixture are given and the equivalence with the statical Gibbs-Duhem relation is shown.

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Sommario In questa nota l'Autore presenta una trattazione generale ed unificata degli equilibri di fase del primo ordine per corpi classici come quelli definiti da Truesdell e Toupin in[3].L'Autore perviene ad un sistema di equazioni alle derivate parziali (equazioni di Clapeyron generalizzate) del quale si dimostra la integrabilità.In particolare, si deducono le equazioni che governano gli equilibri di fase polarizzati.Inoltre si ottengono le equazioni che regolano l'equilibrio di fase per una miscela fluida a n componenti; in questo caso si dimostra l'equivalenza delle equazioni con la relazione statica di Gibbs-Duhem.

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This work was supported by the Gruppo Nazionale per la Fisica Matematica of C.N.R.     

Static and dynamic behaviour of a rigid rotor on journal bearings

This experimental investigation concerns the static and dynamic behaviour of a rigid balanced rotor on journal bearings. Running conditions were chosen in order to obtain relatively high eccentricity ratios near the instability threshold speeds.The results, compared also with the theoretical predictions of some authors, have substantially shown the importance of examining the static behaviour near the instability threshold speed to allow a correct interpretation of some aspects of the dynamic behaviour.In order to clarify the discrepancies between the observed and the theoretically predicted dynamic behaviour, some further tests have been carried out.

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Sommario E' stato esaminato sperimentalmente sia il comportamento statico che quello dinamico di un rotore rigido e bilanciato sostenuto da cuscinetti cilindrici lubrificati.Le condizioni di funzionamento sono state scelte in modo tale che, in prossimità della soglia di instabilità, il valore del rapporto di eccentricità risultasse relativamente grande.I risultati, confrontati anche con le indicazioni teoriche di altri autori, hanno sostanzialmente evidenziato l'importanza dell'esame del comportamento statico in prossimità della soglia di instabilità al fine di interpretare correttamente alcuni aspetti del fenomeno dell'instabilità.Sono state inoltre effettuate una serie di ulteriori indagini con lo scopo di chiarire le discordanze fra il comportamento dinamico osservato e quello previsto dalla teoria.

     

The problem of the neutron diffusion: A survey

Summary This paper expounds researches done by the author and others on the theory of the diffusion of neutrons in a moderating medium from the point of view of phenomenological theory and of transport integro-differential equations.In particular the transformational methods with a rigorous analysis for the case of slab-geometry are considered.

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Sommario In questo lavoro si espongono ricerche dell'autore e di altri concernenti il problema della diffusione dei neutroni in un mezzo moderatore, sia dal punto di vista fenomenologico, sia dal punto di vista della teoria del trasporto.Si rivolge particolare attenzione ai metodi trasformazionali e ad una analisi rigorosa nel caso della lastra infinitamente estesa.

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Here we do not consider the kinetics of the nuclear reactor or related problems.     

A note on the transformation from companion to jordan canonical form for multivariable systems

Summary An algorithm for the transformation of generalized Companion forms for multivariable linear systems to Jordan form is considered.The procedure is based on a preliminary transformation to the corresponding maximum length chains canonical form (MLCGCF) and on knowledge of the eigenvalues and their multiplicity.

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Sommario Viene presentato un algoritmo per la trasformazione della matrice dinamica di sistemi lineari a più variabili di ingresso-uscita da forma companion generalizzata in forma di Jordan.Il procedimento è basato su una trasformazione preliminare in forma canonica a catene di massima lunghezza (MLCGCF) e sulla conoscenza degli autovalori e della loro multeplicità.

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This work was supported by CNR (Italian Council of Researches).     

New results on the semidiscrete Boltzmann equation for a binary gas mixture

Summary A plane semidiscrete model of the Boltzmann equation for a binary gas mixture with molecular collisions ruled by the hard-spheres interaction potential is described. After establishing a model, a theorem demostrating the global existence of mild solutions of the initial-value problem is given and the propagation of unidimensional shock waves examined.

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Sommario Si propone un modello semidiscreto piano dell'equazione di Boltzmann per una miscela binaria con collisioni molecolari soggette al potenziale di interazione delle sfere rigide. Costruito il modello, si dà un teorema di esistenza globale di soluzioni generalizzate per il problema di Cauchy, e si analizza la propagazione di onde d'urto unidimensionali.

     

A particle transport problem with a quadratic nonlinearity and general boundary conditions: The stationary solution

Summary We study a stationary, nonlinear, particle transport problem in slab geometry with general boundary conditions. The existence and uniqueness of the solution is proved by means of fixed point techniques, provided that the source term is sufficiently small.

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Sommario Si studia un problema stazionario nonlineare di particelle in geometria piana con condizioni al contorno generali. L'esistenza e unicitá della soluzione è dimostrata con tecniche di punto fisso purchè il termine di sorgente sia sufficientemente piccolo.

     

On elastic-plastic structures with associated stress-strain relations allowing for work softening

Summary For the elementary (finite or infinitesimal) constituents of the structure are assumed generalized stress-strain relations which satisfy the condition of normality but which may exhibit work-softening, concavity of yield surfaces, variation of elastic coefficients with stress and/or plastic strain.The usual phenomena of geometric instability are excluded. Sufficient conditions are formulated for overall stability in spite of the presence of unstable elements, and for uniqueness of the incremental boundary-values problem. Conditions are discussed with a view to applications and expressed in terms of positive definiteness of appropriate quadratic forms.Finally, yield surfaces and flow laws for the structure are examined, and among other things their necessary association is shown.

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Sommario Per i costituenti elementari (finiti o infinitesimi) della struttura si assumono legami incrementali tra sforzi e deformazioni generalizzati che soddisfano alla condizione di normalità ma che per il resto sono generici, cioè tali da presentare eventualmente incrudimento negativo, concavità del campo elastico, variazione dei coefficienti elastici con gli sforzi e/o con le deformazioni plastiche.Esclusi per il sistema i fenomeni usuali di instabilità geometrica si formulano condizioni sufficienti per la stabilità del complesso nonostante la presenza di parti a funzionamento instabile, e per l'unicità del problema incrementale al contorno. Le condizioni sono discusse in vista delle applicazioni ed espresse in termini di definizione positiva di forme quadratiche opportune.Si esaminano infine le superfici di snervamento e le leggi di scorrimento per l'intera struttura e, tra l'altro, se ne dimostra la necessaria associazione.

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First published in Italian in Rendiconti dell'Istituto Lombardo Classe Scienze e Lettere, A 100, 1966.The present investigation has been promoted and financed by the Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R.) at the Istituto di Scienza delle Costruzioni of the Facoltà di Architettura, Politecnico of Milano. Part of it was carried out at Brown University (Providence R. I. - U.S.A.). The author acknowledges with tanks the NATO Fellowship assigned by the C.N.R. in 1964, the encouragement and kind hospitality he received from Professor D.C. Drucker, and the interesting discussions he had with Professor Drucker and Dr. A. C. Palmer.     

Optical co-ordinates in general relativity 2 — the problem of distance

Summary Let denote the congruence of null geodesics associated with a given optical observer inV ₄. We prove that determines a unique collection of vector fieldsM₍₎ ( =1, 2, 3) and ₍₀₎ overV ₄, satisfying a weak version of Killing's conditions.This allows a natural interpretation of these fields as the infinitesimal generators of spatial rotations and temporal translation relative to the given observer. We prove also that the definition of the fieldsM₍₎ and ₍₀₎ is mathematically equivalent to the choice of a distinguished affine parameter f along the curves of, playing the role of a retarded distance from the observer.The relation between f and other possible definitions of distance is discussed.

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Sommario Sia la congruenza di geodetiche nulle associata ad un osservatore ottico assegnato nello spazio-tempoV ₄. Dimostriamo che determina un'unica collezione di campi vettorialiM₍₎ ( =1, 2, 3) e ₍₀₎ inV ₄ che soddisfano una versione in forma debole delle equazioni di Killing. Ciò suggerisce una naturale interpretazione di questi campi come generatori infinitesimi di rotazioni spaziali e traslazioni temporali relative all'osservatore assegnato. Dimostriamo anche che la definizione dei campiM₍₎, ₍₀₎ è matematicamente equivalente alla scelta di un parametro affine privilegiato f lungo le curve di, che gioca il ruolo di distanza ritardata dall'osservatore. Successivamente si esaminano i legami tra f ed altre possibili definizioni di distanza in grande.

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Work performed in the sphere of activity of: Gruppo Nazionale per la Fisica Matematica del CNR.     

On the evolutions of the discontinuities of orders ⩾ m in solutions for quasi-linear systems of PDEs of order m,or for the linearizations of these systems

Summary One considers a system L[u]=0 of PDEs, quasi-linear (according to [1]) and of order m, which possesses a bicharacteristic line , as it happens in the hyperbolic case. For v=0, , –m (>0) let u(^v) be a discontinuity wave of order m+v that solves the system above and whose discontinuity hypersurface includes . The corresponding transport equations along are considered. Furthermore some interesting cases are pointed out, in which these equations turn out to be mutually equivalent in a suitable sense. Some theorems are stated to compare the transport equations for the discontinuities of the above kinds, that are connected with the systems d^hL[u]/dt^h=0 (h=0, , –m) and/or the linearization of the system L[u]=0 around any regular solution of it.

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Sommario Si considera un sistema L[u]=0 di equazioni alle derivate parziali, quasi lineare (secondo [1]) e di ordine m, il quale sia dotato di qualche bicaratteristica , come accade nel caso iperbolico. Per v=0, , –m(>0) sia u(^v) un'onda di discontinuità di ordine m+v risolvente il detto sistema e avente ipersuperficie di discontinuità contenente Si considerano le relative equazioni di trasporto lungo e si determinano casi interessanti in cui queste equazioni sono mutuamente equivalenti in senso opportuno. Si stabiliscono teoremi di confronto per il trasporto delle discontinuità del tipo suddetto, relative ai sistemi d^hL[u]/dt^h=0 (h=0, , –m) e/o alla linearizazione del sistema L[u]=0 attorno a qualche sua soluzione regolare.

     

A third order scheme in the vlasov theory and some consequences in the evolution of few body systems

Summary A set of implemented evolution equations, describing the coherent nonlinear interaction of plasma waves, based on the perturbation method, has been derived, taking into account initial value effects and third order nonlinearities in the modal amplitudes.The equations reduce, in the appropriate limit, to well known stochastic triplets of hydrodynamic type.It is argued that, the stochastization mechanism of the decay instability in strongly damped regime, may be interpreted as a Duffing-type behavior.

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Sommario Si presenta un sistema di equazioni di evoluzione descrivente l'interazione coerente nonlineare di onde di plasma, tenendo conto di effetti di condizioni iniziali e nonlinearità del terzo ordine nelle ampiezze modali. Le equazioni si riducono, nel limite appropriato, a ben noti tripletti stocastici di tipo idrodinamico.Si ipotizza che il processo di stocastizzazione della instabilità di decadimento, in regime di forte dissipazione, possa essere interpretato da un modello dinamico del tipo Duffing.

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Lyst of greek symbols omega (lower case)=frequency - delta (1.c.)=partial derivative - pi (1.c.)=greek pi (=3,14r. units) in (26) - Sigma (Capital case)=Summation symbol - Delta (C.c)=def. as in (14) - epsilon (1.c.) def. as in (10) - sigma (1.c.)=def. as in (36) - gamma (1.c.)=def. as in (37) - beta (1.c.)=def. as in (37) - ro, (1.c.)=def. as in (37) - alfa (1.c.)=def. in connection with _k in (60) - Gamma (C.c.)=def. as in (63) and (66), (67) - delta (1.c.)=def. as in (66) - psi (1.c.)=def. as in (75) - fi (1.c.)=def. in (71) in connection with ₀ - Fi (C.c.)=def. as in (75) - Omega (C.c.)=def. in (78)     

Bifurcations and complex instability in a 4-dimensional symplectic mapping

Summary We study the main periodic solutions of a 4-dimensional symplectic mapping composed of two coupled 2-dimensional mappings. Their bifurcations were calculated numerically and also theoretically for small values of the coupling parameter . Most bifurcating families of period 2ⁿ (n0) have complex unstable regions that extend from =0 to the maximum allowed value of for each family. These complex unstable regions do not allow the transmisssion of the stability of the corresponding families to families of higher order. We found only one family with a complex unstable region not extending to the maximum , but in this case also the transmission of the stability is stopped at an inverse bifurcation. Thus although there are infinite sequences of bifurcations (of the Feigenbaum type) in the limiting 2-dimensional case =0, all such sequences are interrupted when the system is 4-dimensional (i.e. for 0). The appearance of complex instability for =0 can be predicted by studying the cases =0 and applying the Krein-Moser theorem.

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Sommario Si svolge uuno studio dettagliato delle soluzioni periodiche principali di due mappe simplettiche bidimensionali accoppiate, calcolandone sia analiticamente che numericamente le biforcazioni per piccoli valori del parametro di accoppiamento . Quasi tutte le famiglie di periodo 2ⁿ (n0) prodotte dalle biforcazioni presentano regioni di instabilità complessa che si estendono da =0 fino al massimo valore di considerato. Queste regioni di instabilità complessa impediscono il trasferimento della stabilità di una famiglia a famiglie di ordine più elevato. In un solo caso si osserva una famiglia la cui regione di instabilità complessa non arriva ad estendersi fino al valore massimo di ; in questo caso però il trasferimento della stabilità viene interrotto da una biforcazione inversa. Se ne conclude che, nonostante I'esistenza di una famiglia di infinite biforcazioni di tipo Feigenbaum nel caso limite bidimensionale (=0), tutte le sequenze si interrompono se il sistema è a quattro dimensioni. Il formarsi di regioni di instabilità complessa per 0 può essere previsto studiando il caso =0 ed appplicando il teorema di Krein-Moser.

     

On flow and stability of a Newtonian fluid past a rotating plane

An exact solution is given for the steady flow of a Newtonian fluid occupying the halfspace past the plane z=0 uniformly rotating about a fixed normal axis (Oz). This solution is obtained in a velocity field of the form considered by Berker [2] and can be deduced as a limiting case, as h+, of the solution to the problem relative to the strip 0zh imposing at z=h either the adherence boundary conditions or the free surface conditions. Furthermore, the stability of this flow, subject to periodic disturbances of finite amplitude, is studied using the energy method and the result is compared with those corresponding to stability of flows in the strip 0zh.

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Sommario In questa nota si mostra che-oltre alla calssica soluzione di von Karman [1] — esiste, per opportuni valori del gradiente di pressione all'infinito, una soluzione esatta per il moto stazionario di un fluido Newtoniano posto nel semispazio limitato dal piano z=0 uniformemente rotante attorno ad un asse ad esso perpendicolare (Oz). Tale soluzione, ottenuta sulla scia del lavoro di Berker [2], si può dedurre anche come limite, per h+, della soluzione del problema relativo alla striscia 0zh quando sul piano z=h si assegnano o le condizioni di aderenza o le condizioni di frontiera libera. Si studia poi la stabilità di tale moto rispetto a perturbazioni spazialmente periodiche di ampiezza finita col metodo dell'energia e si confronta il risultato ottenuto con quelli relativi alla stabilità dei moti nella striscia 0zh.

     

Pressure measuring techniques in I.C.E.

Summary A revue of the possible errors affecting pressure measurements in internal combustion engines is presented. A new instrument based on the principle of the Balanced Pressure Indicator and signal multiplexing was developped. Its characteristics used both to obtain an accurate mean pressure diagram and to calibrate pressure transducers in working engines. The overall ability of obtaining meaningful pressure data was shown, even if it is clear that pressure measurements are more an art than a mere technique, given the complexity of the problems involved.

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Sommario L'articolo presenta un'analisi dei possibili errori che possono distorcere la misurazione delle pressioni nella camera di combustione dei motori a combustione interna. Un nuovo strumento, basato sul principio dell'indicatore di pressione a bilanciamento di pressioni e del multiplex a modi di impulsi, è qui anche presentato ed utilizzato sia per ottenere un diagramma medio di pressioni di notevole accuratezza, che per calibrare trasduttori di pressione in condizioni di lavoro, cioè mentre il motore è in funzione. Ne risulta che è possibile ottenere diagrammi di pressione veramente rappresentativi delle condizioni di lavoro del motore, anche se è chiaro che, data la complessità dei problemi relativi a detta misurazione, misurare la pressione nei motori è più un'arte che pura tecnica.

     

Kelvin states in an inhomogeneous elastic space

Summary An explicit solution to Kelvin's problem in linear elastostatics is given when the indefinite elastic medium in isotropie, but not homogeneous. As a constitutive law, it is assumed that the tangent modulus is a constant, while varies with the distance from the origin according to an exponential law.

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Sommario Viene data una soluzione formale del problema di Kelvin in elastostatica quando il mezzo elastico indefinito è isotropo, ma non omogeneo. Come legge costitutiva, si assume costante il modulo tangenziale , mentre varia con la dlstanza dall'origine secondo una legge esponenziale.

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On leave at Istituto di Scienza delle Costruzioni. Pisa (Italy).     

Dynamic shakedown by modal analysis

Summary Dynamic shakedown of discrete elastic-perfectly plastic structures under a specified load history is studied using the dynamic characteristics of the structure provided by modal analysis. Several statical and kinematical theorems are presented, including lower and upper bound theorems for the minimum adaptation time of the structure. In the formulation of the kinematical theorems a crucial role is played by the appropriate definition of admissible plastic strain cycle.

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Sommario Si studia il problema dell'adattamento dinamico (shakedown) di una struttura discreta elasto-perfetta-mente plastica e soggetta ad una storia di carichi prestabilita, facendo uso a tale scopo delle caratteristiche dinamiche della struttura fornite dalla analisi modale. Vengono presentati svariati teoremi, sia di tipo statico che cinematico, tra cui taluni teoremi di delimitazione superiore ed inferiore del tempo minimo di adattamento. Nella formulazione dei teoremi cinematici ha un ruolo cruciale la corretta definizione di ciclo deformativo ammissibile.

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This paper is part of a research project sponsored by the National (Italian) Research Council, C.N.R., Group of Structural Engineering, and by the National Department of Education (M.P.I.).     

Wave propagation and instabilities in a rotating anisotropic plasma

Summary The effects of a uniform rotation on the propagation of small perturbations through an anisotropic collisionless plasma are investigated. These effects are present in various ways on the well-known hose, mirror and gravitational instabilities. In Part I we consider plane perturbations, in Part II cylindrical. Some remarks about stability and hydromagnetic waves in an anisotropic collisionless plasma are given in Appendix.

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Sommario Si esaminano gli effetti di una rotazione uniforme sulla propagazione di piccole perturbazioni in un plasma anisotropo privo di urti. Tali effetti si manifestano in vario modo sui noti fenomeni di instabilità hose, mirror e magnetogravitazionale del tipo di Jeans. Nella prima parte si considerano perturbazioni piane, nella seconda di tipo cilindrico. Alcune considerazioni sulla stabilità e sulle onde idromagnetiche in un plasma anisotropo privo di urti sono svolte in Appendice.

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This work was carried out while the author was a member of the Gruppo di Ricerca no. 44 per la Matematica del CNR, 1967–68.     

Über die Übertragungseinheiten und ein „Vierfelderdiagramm” zur Berechnung von Wärmeübertragern

Zusammenfassung Es wird dargelegt, wie man nach Einführung des bekannten Begriffes Übertragungseinheit und mit Hilfe eines Vierfelderdiagramms zu einer relativ einfachen und durchsichtigen Berechnung von Gleich- und Gegenstrom-Wärmeübertragern gelangt.

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On transfer units and a four-quadrant-diagram for the calculation of heat exchangers

It is shown that the introduction of the known concept of a transfer unit and the use of a four-quadrant diagram leads to a relatively simple and clear computation method for co-current and counter-current heat exchangers.

     

The Kepler problem spinor regularization and quantization on the manifolds S2

Summary In a previous research we have shown that the KS-transformation, developed by Kustaanheimo and Stiefel for the regularization of the Kepler problem, may be interpreted as the correspondence which associates to each null 4-vector of the space of Minkowski a one-index spinor, defined up to a phase factor, and we have obtained a new form of the KS-transformation. In the present research we show that this formulation allows a straight derivation of the Hopf fibering of the sphere S³ (characterized by unit spinors) having the base space given by the section (sphere S²) of the light cone, and we show that the KS-transformation allows the quantization of the symplectic manifold S² in the sense of Souriau. The sphere S³ turns out to be a contact quantized manifold. The bilinear relation characteristic of the KS-theory and the column vectors of the KS-matrix are intimately related to the contact structure.

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Sommario In un precedente lavoro si è mostrato che la trasformazione KS, introdotta da Kustaanheimo e Stiefel per regolarizzare il problema di Keplero, è riconducibile alla ben nota corrispondenza fra vettori del cono isotropo dello spazio di Minkowski e spinori semplici, definiti a meno della fase, e si è pervenuti ad una nuova formulazione della KS. Nel presente lavoro si mostra come da tale formulazione scaturisca in modo naturale la fibrazione di Hopf della sfera S³ (caratterizzata dagli spinori unitari) avente quale base una sezione (sfera S²) del cono isotropo e si mette in luce come la trasformazione KS consenta di effettuare la quantizzazione della varietà simplettica S² nel senso di Souriau e di ottenere la sfera S³ quale varietà quantica di contatto. La relazione bilineare caratteristica della teoria KS ed i vettori colonna della matrice KS risultano intimamente legati alla struttura di contatto.

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Presented at the VI Congresso Nazionale dell'Associazione Italiana di Meccanica Teorica ed Applicata (AIMETA), Genova, October 1982. Work performed under the auspices of G.N.F.M. of the C.N.R. (Consiglio Nazionale delle Ricerche).     

Similarity Solutions for Thawing Processes with a Heat Flux Condition at the Fixed Boundary

Similarity solutions for a mathematical model for thawing in a saturated semi-infinite porous medium is considered when change of phase induces a density jump and a heat flux condition of the type is imposed on the fixed face x=0. Different cases depending on physical parameters are analysed and the explicit solution is obtained if and only if an inequality for the thermal coefficient q ₀ is verified. An improvement for the existence of a similarity solution for the same free boundary problem with a constant temperature on the fixed face x=0 is also obtained. Sommario. Vengono considerate soluzioni di similarità per un modello matematico di disgelo di un mezzo poroso saturo semi-infinito allorquando il cambiamento di fase induce un salto di densità ed una condizione di flusso di calore del tipo viene imposta sulla faccia fissa x=0. Si analizzano differenti casi dipendenti da parametri fisici e la soluzione esplicita viene ottenuta se e solo se risulta verificata una diseguaglianzo per il coefficiente termico q ₀. Si ottiene altresi un miglioramento della condizione di esistenza di una soluzione di similarità per lo stesso problema al contorno libero con temperatura costante sulla faccia fissa x=0.     

Second order phase equilibrium for classical bodies

Summary In this note the Author, recalling a previous work[15], gives a new formulation of second order phase equilibria for classical bodies such as those defined by Truesdell and Toupin in[8].The Author arrives at three equivalent systems of partial differential equations (generalized Ehrenfest equations), the conditions for whose integration are shown to be always satisfied.Finally, as particular cases, the equations ruling the phase equilibria for classical fluids and for n component-classical fluid mixtures are given.

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Sommario In questa nota l'Autore, rifacendosi ad un lavoro precedente[15], presenta una nuova formulazione degli equilibri di fase del secondo ordine per corpi classici come quelli definiti da Truesdell e Toupin in[8].L'Autore perviene a tre sistemi equivalenti di equazioni alle derivate parziali (equazioni di Ehrenfest generalizzate) dei quali viene dimostrata la integrabilità.Infine, come casi particolari, si ottengono le equazioni che governano l'equilibrio di fase per fluidi classici e per miscele fluide classiche ad n componenti.

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This work was supported by the Gruppo Nazionale per la Fisica Matematica of C.N.R.