Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente
Fisica dell’Ambiente (Anno Accademico 2004-’05)
Docente: Prof. Roberto Barbera
ESAMI:
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07.07.2005
02.08.2005
29.09.2005
28.02.2006
Gli esami si svolgeranno presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Catania,
sito in via S. Sofia, 64, all’interno della Cittadella Universitaria, e avranno sempre inizio alle ore
9.00 del giorno sopra indicato.
PROGRAMMA:
• Introduzione
• Introduzione ai concetti di Fisica Ambientale: il modello economico globale.
• Il “giardino terrestre”.
• Il Sole, la vita e la meteorologia.
• Elementi di Termodinamica
• Introduzione alla Termodinamica: temperature e termometri.
• Equilibrio termico e Principio Zero della Termodinamica.
• Dilatazione termica in una e tre dimensioni.
• Leggi dei gas e temperatura assoluta.
• La legge dei gas perfetti; il numero di Avogadro.
• Teoria cinetica dei gas e interpretazione molecolare della temperatura.
• Gas reali e cambiamenti di fase.
• Tensione di vapore e umidità; alta e bassa pressione atmosferica.
• Il calore come trasferimento di energia.
• Calore ed energia interna.
• Calore specifico.
• Applicazioni del calore specifico: brezze di mare e di terra.
• Calore latente.
• Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.
• Il Primo Principio della Termodinamica.
• Applicazioni del Primo Principio: il metabolismo umano.
• Introduzione al Secondo Principio della Termodinamica.
• Le macchine termiche.
• L’entropia ed il Secondo Principio della Termodinamica.
• L’inquinamento termico (pro e contro di alcuni modi di produrre energia).
• L’atmosfera terrestre
• Caratteristiche generali dell’atmosfera e sue origini.
• Composizione chimica dell’atmosfera: componenti principali e componenti minoritari.
• I gas serra.
• Gli aerosol.
• Struttura dell’atmosfera secondo il gradiente termico verticale: le “sfere” e le “pause”.
• Il bilancio energetico dell’atmosfera.
• Circolazione atmosferica teorica e reale; celle di Hadley, di Ferrel e polare.
• Le onde di Rossby.
• “El Niño” e “la Niña”.
• Termodinamica dell’atmosfera: l’equazione di stato dell’aria secca.
• Elementi di Elettromagnetismo
• Elettricità statica; la carica elettrica e la sua conservazione.
• La legge di Coulomb
• Il campo elettrico
• Applicazioni delle forse elettriche: struttura e replicazione del DNA
• Potenziale elettrico e differenza di potenziale; relazione tra potenziale elettrico e campo
elettrico.
• La batteria.
• La corrente elettrica continua.
• La legge di Ohm; resistenza e resistività.
• Potenza elettrica.
• Correnti alternate.
• L’elettricità atmosferica e l’elettrosfera; il fulmine.
• La ionosfera.
• I magneti e i campi magnetici.
• Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente.
• La legge di Ampère.
• Forza agente da una carica elettrica che si muove in un campo magnetico.
• La magnetosfera, le aurore boreali e le fasce di Van Allen.
• Induzione elettromagnetica; forza elettromotrice indotta.
• La legge di Faraday e la legge di Lenz.
• I trasformatori ed il trasporto dell’energia elettrica.
• I generatori elettrici.
• Generalità sulle equazioni di Maxwell.
• La corrente di spostamento e la quarta equazione di Maxwell.
• Le antenne e la produzione di onde elettromagnetiche; inquinamento elettromagnetico.
• La luce vista come un’onda elettromagnetica; lo spettro delle onde elettromagnetiche.
• Elementi di Acustica
• Generalità sul suono e sulle sue caratteristiche.
• Intensità sonora: il decibel.
• Applicazioni dell’acustica: ultrasuoni e ricostruzione di immagini in medicina.
• Elementi di Fisica Nucleare
• Struttura e proprietà del nucleo atomico.
• Energia di legame e caratteristiche qualitative delle forze nucleari.
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Radioattività α, β e γ.
Tempi di dimezzamento e frequenza di decadimento.
Datazione radioattiva.
Reazioni nucleari e trasmutazione degli elementi.
Fissione e fusione nucleare. Reattori nucleari.
Reazioni termonucleari nel Sole.
Interazione tra radiazione e materia; danno radioattivo.
Misura delle radiazioni; dosimetria.
TESTI CONSIGLIATI:
1. D. C. Giancoli, “FISICA”, Casa Editrice Ambrosiana.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, “Fondamenti di Fisica, 5a edizione”, Casa Editrice
Ambrosiana.
3. Atlanti Scientifici Giunti, “Meteorologia”, Giunti Editore.
4. Centro EPSON Meteo (a cura del Col. M. Giuliacci), “Manuale di Meteorologia”, Edizioni
Alpha Test.
5. E. Boeker, R. van Grondelle, “Environmental Physics, second edition”, John Wiley & Sons,
LTD.
6. J. L. Monteith, M. Unsworth, “Principles of Environmental Physics, second edition”,
Butterworth Heinemann Ed.
7. N. Mason, P. Hughes, “Introduction to Environmental Physics”, Taylor & Francis.
I testi in inglese sono consigliati solo per un approfondimento dei temi trattati durante il corso.
