81783 - FENOMENI TERMICI (A-L)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base della termodinamica classica e della sua interpretazione microscopica anche attraverso la teoria cinetica dei gas e attraverso alcune nozioni elementari di meccanica statistica. E’ inoltre in grado di applicare i concetti generali e le leggi fondamentali alla soluzione di problemi riguardanti fenomeni termici prossimi all’equilibrio.

Contenuti

1. 1. Introduzione
      1. Dai sistemi di pochi punti materiali ai sistemi macroscopici
      2. L'approccio coarse-grain e il limite termodinamico
      3. Relazione fra punto di vista microscopico e macroscopico: finestra sulla teoria cinetica dei gas
      4. Coordinate termodinamiche intensive ed estensive
   2. Principio zero della termodinamica e temperatura
      1. Equilibrio termico e principio zero
      2. Concetto di temperatura
      3. Misura della temperatura
      4. Il termometro a gas perfetto
      5. Definizione moderna di temperatura
   3. Sistemi termodinamici
      1. Equilibrio termodinamico
      2. Equazione di stato (esempio per gas ideali, gas reali e sistemi paramagnetici)
      3. Diagrammi di fase per sostanze pure
      4. Cambiamenti di stato differenziali
   4. Lavoro in termodinamica
      1. Lavoro di un sistema idrostatico
      2. Lavoro in sistemi composti
   5. Il primo principio e il calore
      1. Lavoro adiabatico
      2. Calore e primo principio
      3. Capacità termica
      4. Calori molari per sistemi idrostatici, entalpia.
      5. Calorimetria
      6. Energia interna di un gas perfetto e di un gas reale
      7. Trasformazioni adiabatiche dei gas
   6. Teoria cinetica dei gas
      1. Distribuzione delle velocità molecolari
      2. Interpretazione microscopica della temperatura
      3. Cammino libero medio
      4. Applicazioni
   7. Il secondo principio e l’entropia
      1. La “freccia del tempo”
      2. Macchine termiche e frigorifere; enunciati di Kelvin - Planck e Clausius
         
      3. Ciclo e Teorema di Carnot
      4. Temperatura termodinamica assoluta
      5. Efficienza delle macchine termiche e frigorifere; macchine reali, esempi
         
      6. Teorema di Clausius e funzione di stato entropia
      7. Traccia di una trasformazione termodinamica. Aumento dell’entropia dell’universo; degradazione dell’energia
      8. Relazione fondamentale della termodinamica e piano T-S.
   8. Potenziali termodinamici
      1. Introduzione
      2. Energia interna, Entalpia, Energie libere di Helmoltz e Gibbs
         
      3. Sistemi aperti e potenziale chimico
         
      4. Equazioni del TdS e dell’energia interna
      5. Condizioni per l’Equilibrio Termodinamico
      6. Regola delle fasi di Gibbs
   9. Il terzo principio della termodinamica
      1. Introduzione: il valore assoluto dell’entropia
      2. Formulazioni di Nernst e Planck.
      3. Conseguenze del terzo principio: fisica delle basse temperature
   10. Cenni di meccanica statistica
       1. Macrostati e microstati
       2. Entropia in meccanica statistica

Testi/Bibliografia

Testi base:

M. W. Zemansky, Calore e Termodinamica", Zanichelli.

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa, "Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica, seconda edizione", CEA.

Complementi:

Stephen Blundell and Katherine Blundell, Concepts in Thermal Physics, 2^nd edition, Oxford Univ Press, 2009.

Richard P. Feynman, The Feynman Lectures on Physics, https://www.feynmanlectures.caltech.edu/ Vol- I

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica Volume I, Meccanica-Termodinamica", Edizioni EdiSES.

C. Mencuccini, V. Silvestrini, "Fisica - Meccanica-Termodinamica", CEA. 

Eserciziari:

M. Villa, A. Uguzzoni, M. Sioli, "Esercizi di fisica. Termodinamica, fluidi, onde e relatività. Come risolvere i problemi", Zanichelli, 2018.

A. Bertin et al., "Problemi d'esame di Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica", Edizioni Esculapio.

G. A. Salandin e P. Pavan, "Problemi di Fisica 1", CEA.

S. Longhi et al., "Esercizi di Fisica Generale: Meccanica Termodinamica Elettricità e Magnetismo", Edizioni Esculapio.

C. Mencuccini, V. Silvestrini, "Esercizi di Fisica – Meccanica-Termodinamica", CEA. 

 

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni. Quiz interattivi (anonimi) in aula con Wooclap.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Strumenti a supporto della didattica

- Dispense del corso e articoli di approfondimento disponibili su Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Pasquini

Consulta il sito web di Tommaso Diotalevi