Programma svolto a.s. 2015/2016
Classe: 4B
Docente: Daniela Fadda
Materia: fisica
Dettagli programma
Cinematica e dinamica:
moto circolare uniforme (ripasso);
moto armonico (ripasso);
moto parabolico (ripasso);
principi della dinamica e piano inclinato (ripasso);
lavoro e conservazione dell’energia (ripasso).
Temperatura e dilatazione termica:
la temperatura e le scale termometriche;
il termoscopio;
definizione operativa della temperatura;
il termometro;
il protocollo di misura;
le scale Celsius - Kelvin e Fahrenheit: punti fissi e temperature ad essi
associate;
conversione tra le temperature nelle diverse scale;
la dilatazione termica lineare e volumica;
Le leggi dei gas:
la legge di Boyle e le leggi di Gay-Lussac;
rappresentazione grafica delle leggi dei gas sul piano P-V e in funzione della
temperatura ;
significato dello zero assoluto;
il gas perfetto;
condizioni per le quali un gas reale si comporta come gas perfetto;
l’equazione di stato di un gas perfetto espressa con la temperatura assoluta (con
dimostrazione) sia in funzione del numero di moli che del numero di molecole;
unità di massa atomica e mole;
numero di Avogadro;
legge di Avogadro ;
ricavare il valore numerico della costante universale dei gas R.
Interpretazione microscopica delle grandezze termodinamiche (teoria cinetica
dei gas – cenni)
il moto browniano e la sua interpretazione;
il modello microscopico del gas perfetto;
energia cinetica media delle molecole;
interpretazione della pressione del gas perfetto (urti con le pareti del
recipiente);
legame tra la pressione e l’en. cinetica media (solo la formula, senza
dimostrazione)
la temperatura ed il suo legame con l’en. cinetica traslazionale media per gas
monoatomici (con dimostrazione);
la costante di Boltzmann;
la velocità quadratica media ed il suo legame con la temperatura assoluta;
la distribuzione di Maxwell delle velocità molecolari (solo la discussione della
curva in base al suo significato, senza la formula);
energia interna relativa ad un gas monoatomico e quindi al solo moto
traslazionale.
Il calore e la sua propagazione:
la teoria del calorico (fenomeni che poteva spiegare e non);
l’esperimento di Joule;
calore specifico e capacità termica;
la caloria;
il calorimetro delle mescolanze;
misura del calore specifico e della temperatura di equilibrio;
il potere calorifico;
i meccanismi di propagazione del calore: conduzione convezione ed
irraggiamento;
effetto serra (cenni).
I cambiamenti di stato:
stati di aggregazione della materia;
contributo dell’energia cinetica e dell’energia potenziale agli stati della materia
(effetto ordinante e disgregante);
fusione e solidificazione – vaporizzazione e condensazione – sublimazione –
brinamento;
le leggi della fusione e della solidificazione;
interpretazione microscopica del calore latente di fusione;
le leggi della vaporizzazione e della condensazione;
distinzione tra ebollizione ed evaporazione;
l’evaporazione è un processo di raffreddamento;
vapore saturo;
interpretazione microscopica del vapore saturo;
pressione di vapore saturo;
pressione di vapore saturo ed ebollizione;
sublimazione;
condensazione e temperatura critica;
il diagramma di fase;
il vapore acqueo nell’atmosfera: ciclo dell’acqua (cenni).
Il primo principio della termodinamica:
termodinamica e sistema termodinamico;
sistema aperto, chiuso ed isolato;
le funzioni di stato;
grandezze estensive ed intensive (cenni);
l’equilibrio termodinamico;
il principio zero della termodinamica;
le trasformazioni reali;
le trasformazioni quasi statiche;
trasformazioni quasi statiche particolari: isoterma, isobara, isocora, adiabatica e
ciclica;
pendenza della adiabatica e della isoterma;
lavoro termodinamico per una trasformazione isobara;
lavoro di una trasformazione quasi statica;
il lavoro non è una funzione di stato;
il primo principio della termodinamica;
applicazioni del primo principio alle trasformazioni particolari;
calore specifico a pressione costante e a volume costante;
variazione di temperatura nelle trasformazioni adiabatiche;
equazione delle trasformazioni adiabatiche;
perché la pendenza del diagramma P-V di una trasformazione adiabatica è
maggiore di quella relativa ad una trasformazione isoterma.
Il secondo principio della termodinamica:
le macchine termiche;
bilancio energetico di una macchina termica;
sorgente ideale di calore;
il secondo principio della termodinamica: enunciato di Kelvin;
il secondo principio della termodinamica: enunciato di Clausius;
equivalenza dei due principi;
rendimento di una macchina termica;
il secondo principio della termodinamica: terzo enunciato (il rendimento);
rendimento energetico di qualsiasi dispositivo;
processi reversibili e irreversibili;
espansione libera;
passaggio di calore da un corpo a temperatura maggiore ad uno a temperatura
minore;
trasformazione adiabatica in presenza di attrito (gas su cui è fatto lavoro
tramite un mulinello);
quando una trasformazione si dice reversibile;
condizioni per la reversibilità di una trasformazione;
il teorema di Carnot;
il ciclo di Carnot;
il rendimento di una macchina di Carnot;
il ciclo di Carnot inverso: il ciclo frigorifero;
il frigorifero reale: ciclo inverso a compressione di vapore;
il coefficiente di prestazione di un frigorifero reale ed ideale;
il condizionatore ed il suo coefficiente di prestazione;
la pompa di calore ed il coefficiente di guadagno.
L’entropia:
la disuguaglianza di Clausius (con dimostrazione);
l’entropia;
l’entropia è una funzione di stato (con dimostrazione);
l’entropia di un sistema isolato per trasformazioni reversibili ed irreversibili;
l’entropia di alcune trasformazioni irreversibili: il passaggio di calore
spontaneo – l’espansione libera;
in quale caso l’entropia può diminuire in una trasformazione isoterma
reversibile;
il secondo principio della termodinamica: il quarto enunciato;
l’entropia e la probabilità termodinamica;
macrostato e microstati;
probabilità classica e probabilità termodinamica;
equazione dell’entropia di Boltzmann;
entropia e disordine;
terzo principio della termodinamica: legge di Nerst.
Le onde elastiche:
definizione di onda;
l’onda trasporta energia e non materia;
onde generate su una corda;
onde trasversali e longitudinali;
fronte d’onda e raggio per sorgenti puntiformi e lineari;
fronte d’onda e raggio per onde uni-bi-tri-dimensionali;
classificazione delle onde rispetto al mezzo in cui si propagano;
classificazione delle onde rispetto alla direzione di vibrazione e
propagazione;
classificazione delle onde rispetto alla forma del fronte d’onda;
le onde periodiche;
grandezze caratteristiche dell’onda;
la velocità di propagazione;
le onde armoniche;
le onde armoniche progressive e regressive (con dimostrazione);
le onde armoniche in un punto fissato ed in un istante fissato;
il significato della fase iniziale (con dimostrazione);
la riflessione di un’onda e legge della riflessione;
la rifrazione di un’onda e legge di Snell;
la rifrazione dell’onda in un liquido in presenza di differenti profondità;
il principio di sovrapposizione;
l’interferenza: costruttiva e distruttiva;
l’interferenza di onde armoniche su una retta: equazione dell’onda risultante
(con dimostrazione);
condizioni per l’interferenza costruttiva e distruttiva in funzione della
differenza di fase;
lo sfasamento;
l’interferenza in un piano e nello spazio;
condizioni per ottenere l’interferenza;
l’interferenza costruttiva e distruttiva in funzione della differenza di
cammino.
Testo di riferimento: L’Amaldi per i licei scientifici.blu – vol. 1 e 2
Autore: Ugo Amaldi
Editore: Zanichelli
Slide in formato power point preparate dal docente e rese disponibili agli studenti.
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