Corso di Fisica I per Chimica Industriale A.A.2014/2015

Nel corso di Fisica I vengono illustrati i principi fondamentali della meccanica classica, i concetti di forza, lavoro ed energia e, successivamente, il principio generale di conservazione dell'energia e le proprietà di evoluzione dei fenomeni naturali (primo e secondo principio della termodinamica). Lo studente viene introdotto all’uso del metodo scientifico fino alla modellizzazione necessaria alla soluzione di semplici problemi.

Comunicazioni importanti


Docente

  • Francesco Santanastasio
  • Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
  • Edificio G. Marconi, piano 1, stanza M145
  • email: francesco.santanastasio@roma1.infn.it
  • ufficio: +39 06 4991 4270 (int. 24270)

    • Orario delle lezioni

  • Inizio Lezioni: Martedì 3 Marzo 2015

  • Fine Lezioni: Martedì 9 Giugno 2015

  • Orari:
    • Mar. 9-11, Aula IV (Ed. G. Castelnuovo, Matematica)
    • Mer. 9-11, Aula IV (Ed. G. Castelnuovo, Matematica)
    • Ven. 9-11, Aula IV (Ed. G. Castelnuovo, Matematica)
    Maggiori informazioni sul corso di laurea in chimica industriale sono disponibili al seguente link

    Il Calendario Accademico della Sapienza per l'anno 2014-2015 è disponibile al seguente link

    Ricevimento

  • Orari:
    • Lun. 14:00-15:00 (durante il corso)
    • Ven. 14:30-15:30 (durante il corso)
    • Oppure in qualunque altro giorno/orario lavorativo previo appuntamento via e-mail
  • Dove:
    • Stanza M145, primo piano (Edificio Marconi, Dipartimento di Fisica)

    Esami

  • Sessioni d'esame:
    • Sessione Straordinaria Aprile 2015 (1 appello, solo per studenti fuori corso od in procinto di laurearsi)
    • Sessione Giugno-Luglio 2015 (2 appelli)
    • Sessione Settembre-Ottobre 2015 (2 appelli)
    • Sessione Straordinaria Novembre 2015 (1 appello, solo per studenti fuori corso od in procinto di laurearsi)
    • Sessione Febbraio 2016 (1 appello)
      • Unico appello:
        • Prova scritta: 1 febbraio 2016, ore 9:00, aula VIII, piano 1, Chimica - Edificio V. Caglioti (nuovo edificio di Chimica) - testo e soluzioni - risultati esame scritto (tabella)
        • Prova orale e visione compiti prova scritta: lunediì 8 febbraio 2016, ore 9:00, aula VIII, piano 1, Chimica - Edificio V. Caglioti (nuovo edificio di Chimica)
    • La prenotazione agli esami deve essere effettuata tramite il sito INFOSTUD

  • Svolgimento degli esami:
    • L'esame è articolato in una prova scritta ed un colloquio orale. Lo studente è ammesso alla prova orale soltanto nel caso in cui il voto riportato nella prova scritta sia maggiore od uguale a 15/30.
    • Il giorno della prova scritta e della prova orale lo studente deve obbligatoriamente presentare un documento di riconoscimento in corso di validità e la ricevuta di prenotazione all'esame stampata da INFOSTUD
    • Gli studenti che hanno effettuato la prova scritta si presentano il giorno della prova orale per visionare il compito scritto e decidere quando svolgere l'esame orale (vedi dettagli sotto).
    • La prova orale si svolge in genere una settimana dopo la prova scritta. Maggiori dettagli (ora e luogo) verranno forniti il giorno della prova scritta o su questo sito web.
    • Per venire incontro alle esigenze degli studenti, la prova scritta è considerata valida per l'appello corrente o (alternativamente) per quello successivo. Fà eccezione l'ultimo appello della sessione di gennaio-febbraio 2016, nella quale la prova scritta ed orale dovranno essere svolte durante lo stesso appello. Fanno eccezione anche tutte le sessioni per studenti fuori-corso, nelle quali la prova scritta ed orale dovranno essere svolte durante lo stesso appello.
    • Nel momento in cui lo studente si presenta ad una prova scritta di un qualunque appello (e quindi prende visione del compito di esame corrente), il risultato della prova scritta del precedente appello viene automaticamente annullato (anche nel caso in cui la prova scritta corrente non venga poi consegnata per la valutazione).
    • Esempio. Lo studente X passa la prova scritta nell'appello di luglio 2015 (l'ultimo appello della sessione giugno-luglio 2015) con voto maggiore od uguale a 15/30. Egli può dunque scegliere di svolgere la prova orale o durante lo stesso appello di luglio 2015, o (alternativamente) durante l'appello successivo di settembre 2015 (il primo appello della sessione settembre-ottobre 2015). Lo studente non può svolgere sia la prova orale di luglio 2015 che la prova orale di settembre 2015 utilizzando lo stesso voto della prova scritta di luglio 2015; dovrà scegliere quale delle due affrontare. La scelta viene fatta presentandosi il giorno della prima prova orale disponibile (in questo esempio, alla prova orale dell'appello di luglio 2015). Se lo studente si presenta alla prova scritta di settembre 2015 (e prende dunque visione del compito di esame), il risultato della prova scritta di luglio 2015 viene automaticamente annullato (anche nel caso in cui la prova scritta di settembre 2015 non venga poi consegnata per la valutazione).

    Testi

  • Testo principale:
    • Teoria ed Esercizi: Ferrari, Luci, Mariani, Pellissetto (FLMP), "Fisica I (Meccanica e Termodinamica)", Ed. Idelson-Gnocchi
  • Testo consigliato per esercizi:
    • Esercizi di meccanica: Loreto, Baldassarri, Servedio, Tria (LBST), "Fisica Generale (Meccanica)", Ed. McGraw-Hill
  • Testi per approfondimenti:
    • Teoria ed Esercizi: Mencuccini, Silvestrini (MS), "Fisica I (Meccanica - Termodinamica)", Liguori Editore

    Diario delle lezioni e programma d'esame

    Il diario delle lezioni sarà aggiornato regolarmente dopo ogni lezione. L'insieme degli argomenti trattati costituirà il programma d'esame.

  • 03/03 - LEZIONE 1:
    • Introduzione e struttura del corso
    • Metodologia scientifica, concetto di misura, unità di misura, campioni
    • Il sistema internazionale (SI)
    • Cambio di unità di misura (esempi)
    • Analisi dimensionale (esempi)
    • Cenni su cifre significative ed ordini di grandezza
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 1 (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, Solo cenni: 1.7, 1.8)
    • Esercizi consigliati: (FLMP) Cap. 1, Es. 1.8, 1.9, 1.10, 1.11
  • 04/03 - LEZIONE 2:
    • Cinematica in una dimensione: introduzione, sistemi di riferimento
    • Posizione e spostamento, legge oraria
    • Velocità media e velocità istantanea, definizione, dimensioni e unità di misura
    • Accelerazione media e istantanea, definizione, dimensioni e unità di misura
    • Dalla velocità allo spostamento
    • Dall’accelerazione alla velocità
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 2 (Intro, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.6, 2.7)
  • 06/03 - LEZIONE 3:
  • 10/03 - LEZIONE 4:
    • Grandezze scalari e vettoriali
    • Vettori: definizione, componenti, versori
    • Operazioni tra vettori: prodotto per uno scalare, somma e sottrazione, prodotto scalare, prodotto vettoriale
    • Esempi di calcolo di operazioni tra vettori: pag. 48, pag. 55, pag 291 (FLMP)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 3 (Intro, 3.1, 3.2), Cap 9 (9.1)
  • 11/03 - LEZIONE 5:
    • Moto in 2 (e 3) dimensioni: traiettoria, vettore spostamento, vettore velocità media ed istantanea, vettore accelerazione media ed istantanea
    • Scomposizione dell’accelerazione in accelerazione tangenziale ed accelerazioni normale (o centripeta) rispetto alla traiettoria (solo cenni al moto generale)
    • Moto circolare uniforme: velocità angolare, velocità lineare, accelerazione centripeta, periodo, frequenza
    • Esercizi:
      • problema dell’orologio
        • Si consideri un orologio con due lancette: 1 lancetta delle ore ed 1 lancetta dei minuti. Le lancette indicano le ore 3. Dopo quanto tempo le lancette si ritrovano per la prima volta ad angolo retto?
      • problema dell’aereo in picchiata: (FLMP) N 3.20, pag 85
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 3 (3.3, 3.5.3, 3.6),
    • Esercizi consigliati: (FLMP) Cap. 3, Es. 3.16, 3.17, 3.19
  • 13/03 - LEZIONE 6:
    • Caduta dei gravi in due dimensioni (moto del proiettile): traiettoria parabolica, gittata, durata del tiro, altezza massima, cambiamento della velocità durante il moto
    • Esempio: problema della scimmia e del cacciatore
    • Moti relativi: sistemi in traslazione rettilinea, trasformazioni di Galileo
    • Esempio: l'uomo e la macchina: (FLMP) 3.3, pag.77
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 3 (3.4, 3.5.1, 3.5.2, 3.7, no "Trasformazioni di Lorentz")
    • Esercizi consigliati:
      • Sul moto del proiettile: (FLMP) Cap. 3, Es. 3.10, 3.12, 3.13, 3.14, 3.15
      • Sui moti relativi: (FLMP) Cap. 3, Prob. 3.5 (pag 78), Es. 3.23, 3.24, Problema dell'ombrello
  • 17/03 - LEZIONE 7:
    • Dinamica del punto materiale: introduzione, concetto di forza
    • Primo principio della dinamica: sistemi inerziali, Terra come sistema di rif. inerziale
    • Secondo principio della dinamica: massa inerziale, principio di sovrapposizione e forza risultante
    • Esempio: Problema 4.1 (FLMP) pag 98
    • Misura di una forza: misura dinamica e misura statica (dinamometro)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 4 (intro, 4.1, 4.2)
  • 18/03 - LEZIONE 8:
    • Forze fondamentali: forza elettromagnetica (cenni), nucleare forte e debole (cenni), forza a distanza e forze di contatto (come schematizzazione di effetti microscopici)
    • Forza gravitazionale: legge di gravitazione universale
    • Massa gravitazionale e massa inerziale: la bilancia a piatti per la misura della massa gravitazionale, esperimento di Galileo dalla Torre di Pisa e il principio di equivalenza
    • Forza peso: forza gravitazionale sulla superficie terreste, accelerazione di gravita’, differenza tra peso e massa, misura del peso tramite la bilancia elastica (dinamometro)
    • Esempio: misura della massa di un pianeta sconosciuto con la bilancia elastica: Es. 4.18 (FLMP), pag. 115
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 4 (intro, 4.3, 4.4)
    • Esercizi consigliati: (FLMP) Cap. 4, Es. 4.17, Esempio pag. 106, Esempio pag. 108
  • 20/03 - LEZIONE 9:
    • Terzo principio della dinamica
      • Esempi: corpo attratto dalla terra e viceversa, Esempio (FLMP) pag. 112
    • Forze di contatto e reazioni vincolari, vincoli unilaterali e bilaterali
    • Reazione normale
      • Esempio (FLMP) pag. 119
    • Tensione di una corda
      • Problema 5.1 (FLMP) pag. 121 (per casa)
      • Problema 5.2 (FLMP) pag. 122
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 4 (4.5), Cap. 5 (5.1.1, 5.1.2)
    • Esercizi consigliati: (FLMP) Cap. 4, Es. 4.14, 4.15, 4.16; (FMLP) Cap. 5, Prob. 5.3 pag. 123, Es. 5.3, 5.4, 5.5 pag. 167
  • 24/03 - LEZIONE 10:
    • Carrucola ideale: Macchina di Atwood
    • Forza di attrito: attrito statico, attrito dinamico, coefficienti di attrito statico e dinamico
      • Esempio: Problema 5.5 (FLMP) pag. 130
    • Piano inclinato in assenza di attrito
      • Esempio: Problema 5.7 (FLMP) pag. 137
    • Piano inclinato in presenza di attrito
      • con attrito statico (condizione di scivolamento)
      • con attrito dinamico
      • Esempio: Problema 5.9 (FLMP) pag. 141 (per casa)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 5 (5.1.3, 5.2, 5.4)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 5, Es. 5.6 [Soluzione pag.1, Soluzione pag.2], 5.7, 5.10, 5.11, pag. 167-168
  • 25/03 - LEZIONE 11:
    • Forza di resistenza del mezzo (solo cenni)
      • Esempio della caduta libera di Felix Baumgartner [14 Ottobre 2012] (solo cenni)
    • Forza elastica: molla ideale
    • Il moto armonico: equazione dell’oscillatore armonico, legge oraria del moto armonico
    • Analisi del moto armonico: pulsazione, periodo, calcolo di ampiezza e fase a partire dalle condizioni iniziali
    • Esempi:
      • Problema 5.10 (FLMP) pag. 149 (per casa)
      • Problema 5.11 (FLMP) pag. 150 (per casa)
    • Il pendolo semplice: soluzione nell’approssimazione di piccole oscillazioni, periodo del pendolo
      • Esempio svolto: Es. 5.29 (FLMP) pag. 170
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 5 (5.3 [no approfondimento di pag. 133-135], 5.5)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 5, Es. 5.24, 5.25, 5.26, pag. 169-170
  • 27/03 - LEZIONE 12:
    • Forza centripeta (dinamica del moto circolare)
    • Esempi:
      • Auto su curva, Problema 5.13 (FLMP) pag. 156
      • Auto su curva parabolica, Problema 5.14 (FLMP) pag. 157 (da studiare a casa)
      • Massa attaccata ad una molla in rotazione, Prob. 5.15 (FLMP) pag. 157
    • Forze apparenti
      • Moto circolare e forza centrifuga
      • Sistemi in moto rettilineo uniformemente accelerato (accelerazione di traslazione)
    • Esempi:
      • Variazione dell'accelerazione di gravità con la latitudine: Prob. 5.17 (FLMP), pag. 161
      • Bilancia in ascensore: Esempio (FLMP) pag. 164-165
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 5 (5.6, 5.7)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 5, Es. 5.18, 5.22, 5.30
  • 31/03 - LEZIONE 13:
    • Lavoro di una forza: integrale di linea
    • Esempi notevoli di lavoro:
      • forza ortogonale allo spostamento
      • forza parallela allo spostamento
      • forza costante e cammino rettilineo
      • forza peso
      • forza elastica
      • forza d'attrito
    • Esempi:
      • Problema 6.1 pag. 178 (per casa)
      • Problema 6.2 pag. 179
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 6 (6.1)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 6, Es. 6.2, 6.3, 6.4, 6.6, 6.9
  • 01/04 - LEZIONE 14:
    • Teorema dell’energia cinetica (dimostrazione)
      • Esempio: Prob. 6.3 (FLMP) pag. 188 (per casa)
      • Es. 6.10 (FLMP) pag. 193 [soluzione usando teorema dell’energia cinetica e soluzione con approccio cinematico]
    • Potenza:
      • Esempio (FLMP) pag. 191 (per casa)
    • Forze conservative:
      • forze costanti (esempio forza peso)
      • forze radiali (esempio forza gravità e forza elastica)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 6 (6.2, 6.3), Cap. 7 (7.1)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 6, Es. 6.7, 6.12, 6.14, 6.15, 6.21, 6.22
  • 08/04 - LEZIONE 15:
    • Energia potenziale
    • Conservazione dell'energia meccanica
    • Esempi di energia potenziale
      • forza peso (Prob. 7.2 (FLMP) pag. 213)
      • forza elastica (Prob. 7.5 (FLMP) pag. 216)
      • forza gravitazionale (esempio della velocità di fuga dalla Terra) - relazione con energia potenziale della forza peso
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 7 (7.2, 7.3)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 7, Es. 7.2, 7.5, 7.9, 7.14, 7.15, 7.19
  • 10/04 - LEZIONE 16:
    • Ricavare la forza dall’energia potenziale
    • Informazioni sul moto deducibili dal grafico dell’energia potenziale
    • Conservazione dell’energia meccanica e forze non conservative
    • Esempio: Probl. 7.10 (FLMP) pag. 224
    • Esempio: Probl. 7.11 (FLMP) pag. 224 (per casa)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 7 (approfondimenti pag. 210-211, 7.4, 7.5)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 7, Es. 7.20, 7.21, 7.22
  • 14/04 - LEZIONE 17:
  • 15/04 - LEZIONE 18:
    • Introduzione alla dinamica dei sistemi di punti materiali
    • Quantità di moto e generalizzazione della seconda legge della dinamica
    • Impulso di una forza
    • Moto di un sistema di punti: prima equazione cardinale
    • Conservazione della quantità di moto
      • Esempio: uomo su lago ghiacciato [simile a Prob. 8.2 (FLMP) pag. 241]
    • Centro di massa e teorema del centro di massa
      • Esempi:
        • Probl. 8.8 (FLMP) pag. 248
        • Probl. 8.9 (FLMP) pag. 250
      • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 8 (8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5)
      • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 8, Es. 8.2, 8.5, 8.7, 8.9, 8.12 (sull'ultimo esercizio fare l'approssimazione che m_palla << M_bambino)
  • 17/04 - LEZIONE 19 :
    • Resoconto lezione precedente sui sistemi
    • Energia cinetica di un sistema di punti materiali: Teorema di Koenig
    • Teorema dell’energia cinetica per un sistema di punti materiali
    • Esempi:
      • Problema 8.17 (FLMP) pag. 275
      • Punto materiale che risale su blocco mobile, Es. VI.10 (MS) pag. 247
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 8 (8.6, 8.9)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 8, Es. 8.13, 8.14, 8.19, 8.24
  • 21/04 - TEST AUTOVALUTAZIONE :
  • 22/04 - LEZIONE 20 :
    • Richiami sull'impulso di una forza ed il teorema dell'impulso
    • Urti: conservazione della quantità di moto, urti elastici ed anelastici
    • Urti centrali (in una dimensione)
      • elastico: caso generale, tra masse uguali, caso particolare dell'urto contro una parete (anche con angolo di incidenza diverso da zero: legge di riflessione)
      • anelastico: cenni al caso generale
      • completamente anelastico: massima dissipazione di energia in un urto (utilizzando il teorema di Koenig)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 8 (8.7, 8.8, escluso “urto elastico non centrale”: box grigio pagina 267)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 8, Es. 8.15, 8.16, 8.17, 8.18, 8.26, 8.27, 8.28, 8.29
  • 24/04 - LEZIONE 21 :
    • Esercizi su urti
  • 28/04 - LEZIONE 22 :
    • Definizione di corpo rigido, lavoro delle forze interne in un corpo rigido, teorema dell’energia cinetica per un corpo rigido
    • Cenni sul moto generale di un corpo rigido: traslazione centro di massa (CM) + rotazione intorno ad un asse passante per il CM
    • Richiami sul prodotto vettoriale
    • Rotazione di un corpo rigido e momento di una forza
    • Coppia di forze
    • Condizioni di equilibrio di un corpo rigido
      • dimostrazione che le condizioni di equilibrio non dipendono dalla scelta del polo per calcolare i momenti
    • Risultante della forza peso applicata al CM (o baricentro), risultante della reazione vincolare (esempio torre di Pisa)
    • Esempio: scala appoggiata ad una parete Prob 9.4 (FLMP) pag. 298
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 9 (9.1, 9.2, 9.3, 9.4)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 9, Es. 9.2, 9.4, 9.8, 9.9, 9.11, 9.13
  • 29/04 - LEZIONE 23 :
    • Resoconto lezione precedente: momento di una forza e rotazioni
    • Momento angolare o momento della quantità di moto per un punto materiale
    • Esempi:
      • momento angolare di un punto materiale in moto circolare uniforme
      • momento angolare di un punto materiale in moto rettilineo uniforme
    • Esercizi:
      • Problema 10.1 (FLMP) pag. 312
      • Problema 10.2 (FLMP) pag .313 - per casa
    • Seconda equazione cardinale per un sistema di punti materiali
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.1, 10.3, no leggi di Keplero)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 10, Es. 10.1
  • 05/05 - LEZIONE 24 :
    • Rotazione di un corpo rigido intorno ad un asse fisso
      • cinematica del moto di rotazione
      • energia cinetica di rotazione
      • momento d’inerzia
        • similitudini e differenze concettuali tra il momento d’inerzia e la massa inerziale
        • calcolo del momento d’inerzia di una sbarretta unidimensionale
        • teorema di Huygens-Steiner (dimostrazione per casa)
      • momento angolare
      • conservazione del momento angolare
        • esempio: moto della ballerina
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.4 introduzione, 10.4.1, 10.4.2, 10.4.3, 10.4.4, 10.4.5)
  • 06/05 - LEZIONE 25 :
    • Riassunto lezione precedente: rotazioni attorno ad asse fisso, momento d’inerzia
    • Seconda equazione cardinale per un corpo rigido in rotazione attorno ad un asse fisso
      • componente del momento delle forze parallelo all’asse di rotazione
    • Esercizi
      • carrucola reale con filo: Prob. 10.9 (FLMP) pag. 340
      • pendolo fisico (o composto): (FLMP) pag. 341
        • equazione del pendolo semplice utilizzando la conservazione del momento angolare (come alternativa al metodo descritto in FLMP 5.5.3 pag. 152)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 10 (10.4 introduzione, 10.4.1, 10.4.2, 10.4.3, 10.4.4, 10.4.5)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 10, Tutti gli esercizi del capitolo 10 sono consigliati, eccetto i seguenti (in quanto riguardanti argomenti che non fanno parte del programma): da 10.4 a 10.6, da 10.18 a 10.23
  • 08/05 , 12/05 , 15/05 - LEZIONE 26, 27, 29 :
  • 13/05 - LEZIONE 28 :
    • Introduzione alla termodinamica: sistema termodinamico, grandezze estensive ed intensive, variabili di stato, equilibrio termodinamico
    • Densità: definizione ed unità di misura
    • Pressione: definizione, unità di misura, misura della pressione con manometro elastico
    • Temperatura: definizione, principio zero della termodinamica, scale termometriche (centigrada, Fahrenheit), misura della temperatura (termometro)
    • Dilatazione termica: coefficiente di dilatazione termica (lineare, superficie, e volume)
      • Prob. 12.5 (FLMP) pag. 430 - La benzina "costa" di più d'estate o d'inverno?
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 11 (11.1, 11.2), Cap. 12 (introduzione, 12.1)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Prob. 12.7 pag. 432; Cap. 12, Es. 12.7, 12.9
  • 19/05 - LEZIONE 30 :
    • Trasformazioni termodinamiche, diagrammi di stato e piano di Clapeyron
    • Esperimenti sui gas: I e II legge di Gay-Lussac, legge di Boyle-Mariotte
    • Temperatura assoluta, definizione del Kelvin, zero assoluto
    • Unita di massa atomica, numero di Avogadro, mole
    • Equazione di stato dei gas perfetti, costante dei gas e costante di Boltzmann
    • Legge di Dalton, miscele (da vedere a casa)
    • Esempi:
      • forza necessaria per aprire lo sportello di un congelatore utilizzando la legge dei gas perfetti (Es. 12.19 (FLMP) pag. 469)
      • problemi per casa: (FLMP) Prob. 12.8, 12.10 pag. 441, Prob. 12.13 pag. 447, Prob. 12.16 pag. 451
    • Calore, capacita’ termica, calore specifico, calore specifico molare
      • esempio: calorimetro delle mescolanze
      • problemi (per casa): (FLMP) Prob. 13.1, 13.2, 13.3 pag. 477
    • Cambiamenti di stato, calore latente
      • esempio: calorimetro a ghiaccio
      • problemi (per casa): (FLMP) Prob. 13.4, 13.5 pag. 484
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 12 (12.2, 12.3, 12.4, 12.5, no “deviazioni dall’equazione di stato dei gas perfetti”, no “equazione di van der Waals”), Cap. 13 (introduzione, 13.1, 13.2)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 12, Es. 12.9, 12.11, 12.12, 12.13, 12.17, 12.18, 12.19
  • 20/05 - LEZIONE 31 :
    • Resoconto lezione precedente:
      • equazione di stato dei gas perfetti, mole, capacita termica, calore latente
    • Teoria cinetica dei gas (perfetti)
      • definizione di velocità quadratica media
      • ipotesi del modello di gas perfetto
      • interpretazione microscopica della pressione
      • interpretazione microscopica della temperatura
      • teorema di equipartizione dell’energia (enunciato, gradi di libertà, considerazioni energetiche su molecole monoatomiche, biatomiche e poliatomiche)
      • discussione sulle ipotesi del modello del gas utilizzato:
        • urti elastici contro pareti, effetto gravita’, isotropia
      • esempio:
        • calcolo velocità quadratica media molecole di un gas a temperatura T (Prob. 12.17 (FLMP) pag. 463)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 12 (12.6, 12.6.1, 12.6.2, 12.6.3, 12.6.4, 12.6.5), (FLMP) Cap. 12 (12.6.6 “funzione di distribuzione delle velocità di Maxwell-Boltzmann” facoltativo)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 12, Es. 12.20, 12.21, 12.22
  • 22/05 - LEZIONE 32 :
    • Lavoro in termodinamica, rappresentazione grafica
    • Esempi di lavoro in alcune trasformazioni notevoli: ciclo, isocora, isobara reversibile, isoterma reversibile
    • Lavoro in trasformazioni irreversibili: esempio di isobara irreversibile
    • Esercizi per casa: (FLMP) 14.2 , 14.3 pag. 518
    • Esercizi vari:
      • definizione di mole: (FLMP) Es. 12.11 pag. 468
      • legge gas perfetto: (FLMP) Prob. 12.8, 12.10 pag. 441, Prob. 12.13 pag. 447, Prob. 12.16 pag. 451
      • calore specifico: (FLMP) Prob. 13.3 pag. 477
      • calore latente: (FLMP) Prob. 13.4 pag. 484
      • teoria cinetica gas (per casa): (FLMP) Es. 12.20 pag. 469
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 14 (introduzione, 14.1) + esercizi riportati sopra dei capitoli 12 e 13 precedenti
  • 26/05 - LEZIONE 33 :
    • Calore e lavoro: il mulinello di Joule
    • Primo principio della termodinamica
    • Energia interna come funzione di stato
    • Espansione libera di un gas perfetto (esperimento di Joule), ed energia interna di un gas perfetto
    • Contributi all’energia interna di un sistema generico (solo cenni)
    • Esempio: (FLMP) Prob. 14.4 pag. 524
    • Calori specifici di un gas perfetto:
      • cV: calore specifico a volume costante
      • cP: calore specifico a pressione costante, e relazione di Mayer (cP=cV+R, dimostrazione per casa)
    • Calcolo energia interna in casi particolari:
      • gas perfetto
      • solidi e liquidi (scambi di calore, cambiamento di stato)
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 14 (14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 14.7, incluso box verde pag. 542, concetti box verde pag. 530)
  • 27/05 - LEZIONE 34 :
    • Trasformazioni adiabatiche dei gas perfetti
    • Esercizi sul primo principio della termodinamica:
      • Probl. 14.5 (FLMP) pag. 524: isobara irreversibile
      • Probl. 14.6 (FLMP) pag. 536: isoterma reversibile
      • Per casa:
        • (FLMP) Probl. 14.9 pag. 539: calcolo lavoro con metodo grafico
        • (FLMP) Probl. 14.8 pag. 538: ciclo reversibile (isoterma, isobara, isocora)
        • (FLMP) Probl. 14.11 pag. 540: espansione libera, miscela di due gas perfetti
        • (FLMP) Probl. 14.12 pag. 545: adiabatica reversibile
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 14 (14.8)
    • Esercizi consigliati: (FMLP) Cap. 14, tutti gli esercizi del capitolo sono consigliati.
  • 03/06 - LEZIONE 35 :
    • Entropia e disordine
      • introduzione, concetto di microstato e macrostato, definizione di Boltzmann di entropia basata sul numero di microstati del sistema (cenni)
    • Definizione termodinamica dell'entropia
      • entropia come funzione di stato
      • variazione di entropia per i gas perfetti, esempi di trasformazioni reversibili (isocora, isobara, isoterma, adiabatica)
      • variazione di entropia per solidi e liquidi, nei cambiamenti di stato, e per una sorgente termica (o serbatorio termico)
    • Secondo principio della termodinamica
      • enunciato analitico: Disuguaglianza di Clausius (cenni, senza dimostrazioni)
      • variazione di entropia in trasformazioni adiabatiche irreversibili, variazione di entropia dell'universo (cenni, vedi slides)
      • esempi di trasformazioni adiabatiche irreversibili, e calcolo variazione di entropia:
        • espansione libera di un gas: Probl. 15.10 (FLMP) pag. 582
        • scambio calore tra due corpi a diversa temperatura iniziale: Probl. 15.11 (FLMP) pag. 590
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 15 (15.13, 15.4,15.4.1, box verdi pag. 577-580) + guida schematica argomenti trattati a lezione (slides)
  • 05/06 - LEZIONE 36 :
    • Macchine termiche, rendimento di una macchina termica
      • frigoriferi/pompe di calore e coefficiente di prestazione (facoltativo)
    • Rendimento di una macchina termica e secondo principio della termodinamica (cenni, vedi slides)
    • Macchina termica di Carnot (ciclo di Carnot)
      • lavoro e calore scambiati nel ciclo di Carnot, rendimento
      • rendimento del ciclo di Carnot calcolato tramite la variazione di entropia di un ciclo (ΔS=0)
    • Rendimento ed irreversibilità
      • confronto redimento macchina irreversibile vs macchina reversibile (dimostrato solo per il caso particolare di un ciclo di Carnot: irr. vs rev.)
      • teorema di Carnot (cenni, vedi slides)
    • Esempi:
      • (svolto a lezione) Probl. 15.1 (FLMP) pag. 556
      • (per casa) tutti i problemi risolti del capitolo 15
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 15 (15.1, box verdi pag. 560-561 [facoltativo], 15.3 [cenni, vedi slides], box verde pag. 570-571, 15.2, 15.5, 15.9 [dimostrazione solo per il caso particolare del ciclo di Carnot], 15.10 [cenni, vedi slides per la dimostrazione del teorema di Carnot]) + guida schematica argomenti trattati a lezione (slides)
  • 09/06 - LEZIONE 37 (FINE DEL CORSO) :
    • Esercizi di riepilogo sulla termodinamica
    • Svolti in aula:
    • Per casa:
    • Riferimenti bibliografici: (FLMP) Cap. 14, 15: tutti gli esercizi sono consigliati (eccetto quelli sulle macchine frigorifere che sono un argomento facoltativo del programma)