D1. Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine del corso lo studente deve dimostrare di conoscere i principi fondamentali della Termodinamica con particolare riguardo ai principi fondamentali. Deve avere comprensione dei meccanismi di propagazione delle onde mecccaniche e alcune nozioni di statica e dinamica dei fluidi.
D2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente deve saper applicare le conoscenze acquisite al punto D1 per risolvere problemi ed esercizi di Termodinamica, Onde meccaniche, Dinamica dei fluidi ideali e reali.
D3. Autonomia di giudizio: Al termine del corso lo studente saprà operare in autonomia utilizzando le equazioni che descrivono i fenomeni fisici. Deve proporre idee e soluzioni ad un problema e scegliere la tecnica analitica più appropriata per perseguire un determinato obiettivo.
D4. Abilità comunicative: Al termine del corso lo studente deve saper esporre chiaramente i concetti acquisiti al punto D1, saper risolvere i problemi richiesti. Deve anche saper intervenire in una discussione critica su argomenti del corso dando validi suggerimenti.
D5. Capacità di apprendimento: Al termine del corso lo studente deve essere in grado di approfondire autonomamente gli argomenti trattati, inoltre deve essere in grado di trasferire le nozioni imparate nei successivi insegnamenti e prepararsi ad affrontare lo studio della fisica statistica confrontandola con la termodinamica classica.

Fisica Newtoniana

Sistemi e variabili termodinamiche; le leggi della termodinamica. Relazioni per gas ideali e reali; transizioni di fase; teoria cinetica. Potenziali termodinamici ed applicazioni. Oscillazioni e Onde. Statica e dinamica dei fluidi. Fluidi reali, applicazioni.

Testo di riferimento: Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica - II edizione, S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa, CEA (ISBN-13: 978-8808182159
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1 – SISTEMI TERMODINAMICI Introduzione alla Termodinamica (TD): approccio statistico e classico. Sistema TD ed ambiente: sistemi aperti, chiusi, isolati; coordinate intensive ed estensive; sistemi semplici e idrostatici. Regola delle fasi di Gibbs. Equilibrio TD: pareti adiabatiche e diatermiche. Trasformazioni TD. Principio Zero e temperatura. Termometri; scale Celsius e Kelvin. Temperatura da termometro a gas perfetto. Dilatazione termica. Trasformazioni reversibili, irreversibili e quasistatiche. Piano di Clapeyron. Trasformazioni isocore, isobare, isoterme, adiabatiche, cicliche. Termostati. Equazioni di stato. Gas perfetto: equazione di stato. Leggi di Avogadro, Boyle, Charles e Gay-Lussac. Gas reali: sviluppo del viriale ed equazione di Van der Waals. Stati di aggregazione, punto triplo, temperatura critica, tensione di vapore, isoterma critica. Lavoro TD nei gas ideali (trasformazioni isobare, isocore, isoterme e cicliche). Metodo statistico. Teoria cinetica dei gas perfetti. 2 – PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Esperimenti di Joule. Sistemi adiabatici. Lavoro adiabatico ed energia interna. Calore e caloria. Primo principio della TD. Trasformazioni cicliche: macchine termiche. Trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Legge di Fourier, conducibilità termica, leggi di Stefan e Wien. Potere emissivo. Dewar. Capacità termica. Calore specifico e molare (a pressione o volume costante). Entalpia. Calore latente. Proprietà dei gas ideali: energia interna (espansione di Joule-Thomson), relazione Cp-Cv per sistemi idrostatici (relazione di Mayer), trasformazioni adiabatiche e politropiche. Aspetti microscopici: teorema di equipartizione, legge di Dulong e Petit. 3 – SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Macchine termiche e rendimento. Secondo principio: enunciati di Kelvin-Planck e Clausius. Macchine frigorifere. Equivalenza tra enunciati. Ciclo e macchina di Carnot. Teorema di Carnot. Temperatura assoluta. Rendimento della macchina di Carnot. Climatizzatori. Cicli di Stirling, Otto, Diesel, Rankine. Curve adiabatiche reversibili. Teorema di Clausius. Entropia e suo aumento. Variazione di entropia: espansione libera, scambi termici con sorgenti e serbatoi. Entropia e rendimento. Dimostrazione degli enunciati del secondo principio a partire dal principio di aumento dell'entropia. Traccia della trasformazione, energia degradata, effetti di Carnot e Clausius. Ciclo di Carnot nel piano [S,T]. Energia interna ed entropia nei sistemi idrostatici. Curve isoentropiche (parte 2) e temperatura assoluta. Trasformazioni irreversibili (isocore, isobare, adiabatiche). Potenziali TD: energia libera ed entalpia libera. Relazioni di Maxwell. Microstati e macrostati. Entropia e microstati, entropia e probabilità. Terzo principio della TD. Proprietà interdipendenti del gas perfetto. 4 – ELEMENTI DI MECCANICA DEI FLUIDI Densità assoluta e relativa. Pressione e sforzo di taglio. Fluidi ideali. Statica dei fluidi: legge di Stevino, principio di Pascal, torchio idraulico. Pressione atmosferica e quota. Legge di Archimede. Galleggiamento. Misura della pressione: manometri e barometri. Dinamica dei fluidi: descrizioni lagrangiana ed euleriana. Linee e tubi di flusso. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni (tubo di Venturi, tubo di Pitot). Fluidi reali: moto laminare, viscosità, legge di Poiseuille, numero di Reynolds, velocità limite. 5 – OSCILLAZIONI E ONDE Fenomeni ondulatori: onde meccaniche, trasversali e longitudinali. Onde su corde, sonore nei fluidi e nei solidi. Equazione differenziale delle onde. Onde monocromatiche. Intensità. Equazione della diffusione del calore. Principio di sovrapposizione. Interferenza. Onde stazionarie su corde vibranti. Battimenti e velocità di gruppo.

Lezione frontale ed esercizi in aula

vedi pagina https://moodle2.units.it/

L'esame del corso si articola in due fasi: prova scritta e successiva prova orale. La prova scritta consiste in esercizi su argomenti del programma, con valutazione in trentesimi. La valutazione dei risultati tiene conto anche della correttezza del risultato numerico, delle cifre significative ed unità di misura, della chiarezza dell'esposizione della soluzione e della rappresentazione grafica, con definizione degli assi cartesiani, ove necessario. Gli studenti che superano la prova con un voto non inferiore a 15/30 sono ammessi alla prova orale, secondo quanto previsto dal Regolamento Didattico del Corso di Laurea in Fisica. La prova scritta rimane valida per 13 mesi. La prova orale consiste in domande su argomenti del programma relativo all'anno di corso dello studente. Le date e relativa aula delle prove scritte sono indicate nel sito del Corso di Laurea in Fisica, mentre la prova orale viene stabilita in funzione del numero di studenti che hanno superato la prova scritta e quando possibile concordata con gli studenti in base anche ai loro esami.