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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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