I I I I I I I I I I I V
I
SOMMARIO
Termometria
e leggi dei gas
1.3.4
Temperatura e dilatazione
Approccio empirico ai concetti
di temperatura e calore
1.3.5
I
1.3.6
Conferma sperimentale della legge
di Maxwell
31
Gas reali. Equazione di Van
der Waals
33
Energia interna di un sistema
di particelle
35
Equilibrio termico e principio zero
della termodinamica
2
arrIVITri
37
I.f .3
Tle esempidi termoscopio
4
Domande e test
37
1.1.4
Scale termometriche
5
Esercizi svolti
39
l.f .5
Conversione delle scale termometriche
r)
Esercizi proposti
42
Laboratorio sperimentale
l.f .6
Limitazioni del termometro a mercurio.
Altri termometri a liquido
44
E
Calore ed energia
b1
2.1
Il calore:che cos'è,comesi misura,
SCHEDA
1.1 Invenzione del termometro
e nascita della termometria
SCHEDA
1.2 Termometri a massima
e a minima
1.1.7
Dilatazionedei solidi
7
8
come si propaga
51
Gli studi sul calore da J. Black
a B. Thompson e H. Davy
D1
q
2.1.1
10
scHEDA1.3 Conseguenzedella dilatazione
termica dei solidi
T2
2.1'-2
L'unità di misura del calore: la caloria
53
2.7.3
Capacità termica e calore specifico
53
1.1.8
Dilatazione dei liquidi
13
2.1.4
Il calorimetro ad acqua
OD
1.1.9
Dilatazione dell'acqua
I4
ScHEDA
2.1 Il calorimetro di Bunsen
DI
1.2
Leggi dei gas
15
Il calore come energia e principio
di equivalenza
58
1.2.I
Comportamento termico dei gas
15
scHEDA
2.2 L'esperienzadi Joule
60
1.2.2
Il termometro a gas e la scala assoluta
delle temperature
2.1.6
Il calore come energia in transito
61
2.I.7
La propagazionedel calore nei solidi
62
2.I.8
La conduttività interna
63
2.1.9
La conduttività esterna
b4
2.1.10
La ptopagazionedel calore nei fluidi
bD
2.7.17
L'irraggiamento
66
2.2
I principi della termodinamica
68
L2.3
Equazione caratteristica del gas
perfetto
18
20
1.2.4
Densità di un gas
1.3
Teoria cinetica dei gas
23
1.3.1
Modello di gas perfetto ed equazione
di Kronig e Clausius
23
1.3.2
1.3.3
23
2.7.5
2.2.1
Il sistema termodinamico
68
SCHEDA
1.4 Il moto browniano: una prova
diretta del moto molecolare
2.2.2
Lo stato di un sistema termodinamico
e le sue trasformazioni
70
La diffusione: una prova
indiretta del moto molecolare
26
2.2.3
Il lavoro compiuto nell'espansione
di un gas
72
Intemretazionecineticadella
temperatura di un gas
27
Il primo principio della termodinamica
74
Distribuzione delle veloeità molecolari
29
ScHEDA
z.s Il primo principio della
termodinamica e i calori specifici dei gas
76
2.2.4
Rs
VI ffi
*
Matruale d'i Fi,si,ca- 2
ffire
ffie *#r{.o, Sffi ffi
ffire
ffiruli ffi'a:
l=t*#$ ffi
t'n=.,
2.2.5
Il ciclo di Carnot
79
3.2.3
Osmosie pressioneosmotica
t23
À 9 \
2.2.6
Il secondoprincipio della termodinamica 81
3.2.4
La tensionesuperficiale
t24
A 9 l
2.2.7
Una funzione di stato chiamata entropia
3.2.5
Capillarità
125
ATTIVITÀ
127
Domande e test
127
Esercizi svolti
128
2.2.8
84
/ l q
2.4 Dimostrazionedella
scHEDA
disuguaglianza
85
Entropia e probabilità
87
scHEDAz.b Le pulci ammaestrate
di Ehrenfest e il diavoletto di Maxwell
89
Esereiziproposti
130
2.6 L'entropia e la vita
scHEDA
90
Laboratorio sperimentale
131
ATTrvrrri
91
Appunti di laboratorio
136
Domandee test
91
Esercizi svolti
95
Esercizi proposti
98
Laboratorio sperimentale
100
Appunti di laboratorio
103
;ìi*
' : : , : : :l '
'.'i l :
..' ,::
105,
105
3.1
Gli stati della materia
3.1.1
La eostituzionedella materia: molecoie
e atomi
IUD
Stati di aggregazionee forze
molecolari
106
3.1.3
Che cos'èuna fase
t07
3.1.4
Fusionee solidificazione
108
3.1.5
Sopraffusione
110
3.1.6
Evaporazione
111
3.1.7
Evaporazionein presenzadi un gas
3.1.8
t.H
rll.:
:
Éi
.j"
,,
)'1
Il moto oscillatorio
138
4.1J
Moti continui e moti periodici
138
4.1.2
Studio sperimentaledel moto
periodico
139
4.1.3
Equazionedel moto armonico
t42
4.1.4
Composizionedi due moti armonici
di uguale frequenza nelìa stessa
direzione
t44
146
Teoremadi Fourier
t49
4.1 Composizionedi due moti
scHEDA
armonici in direzioni perpendicolari
150
4.1.7
Oscillazioniforzate e risonanza
r52
113
4.2
Onde e suoni
t54
Umidità atmosferica
tl4
4.2.7
3.1.9
Ebollizione
115
Propagazioneper onde di un moto
oscillatorio
154
3.1.10
Calore di vaporizzazione
t17
3.1.11
Distillazione
118
3.7.12
Sublimazione
118
3.1.13
Liquefazionedei gas. Temperatura
critica
4.1.6
4.2.2
158
4.2.3
Equazionedelle onde
160
4.2.4
Onde sonore
163
La macchinadi Linde
121_
3.2
Soluzioni e fenomeni molecolari
122
3.2.1
3.2.2
Le soluzioni
Punto di congelamentoe punto
di ebollizione di una solwione
5.r
5.3
5.{
D.D
D-l
J.ó
165
Caratteri distintivi dei suoni
'tr)t)
ScHEDA
4.8 Sensazionisonore e decibel
166
ó.1
scHEDA4.4 Scale musicali
169
5_
4.2.6
Riflessionedelle onde
170
4.2.7
Rifrazionedelle onde
771
4.2.5
I22
123
tr
scHEDA4.2 Il meccanismodi
propagazioneper onde visto
da Leonardo da Vinci
scHEDA3.1 Il problema della liquefazione
120
dei gas
3.1.14
l ,
J-b
Grandezzefondamentalidella
propagazioneper onde
119
t ,
5.2
Composizionedi due moti armonici
di frequenza diversa nella stessa
direzione. Battimenti
3.1.2
t ' )
138
4.1
4.7.5
I t
5.9
Sommario
r n I I n : E -
-ENEEIlVII
4.2.8
II principio di Huygens
773
4.2.9
Principiodisovrapposizione
e interferenza
t76
4.2.10
Riflessione e rifrazione in una fune
178
4.2.11
Ondestazionarie
779
ScHEDA
4.5 Pitagora e le corde vibranti
184
4.2.12 Fenomeni di risonanza in acustica
4.2.r3 Diffrazione delle onde
186
4.2.r4 Effetto Doppler
187
ATTIVIT]i
190
Domande e test
190
Esercizi svolti
193
Esercizi proposti
195
Laboratorio sperimentale
196
Appunti di laboratorio
198
184
l{atura e propagazione della luce 201
5.1
La luce: onde o corpuscoli?
20r
5.2
Luce ed energia
202
5.3
Propagazionerettilinea della luce
203
Esercizi proposti
226
Laboratorio sperimentale
227
Specchi,prismi e lenti
230
6.1
Specchi piani e curvi
230
6.1.1
Immagine data da uno specchiopiano
230
6.t.2
Specchiogirevole
231
6.1.3
Specchisferici
232
6.1.4
Studio sperimentale di uno specchio
concavo
235
Dimostrazione della formula dei punti
coniugati per uno specchioconcavo
237
ScHEDA
6.1 Discussionedella formula
dei punti coniugati
239
Costruzionegrafica dell'immagine
di un oggetto data da uno specchio
concavo
240
b.t. /
Ingrandimento trasversale
242
6.1.8
Cenno agli specchiconvessi
243
6.1.5
6.1.6
scHEDA6.2 Convenzionesui segni delle
distanze per gli specchi sferici
244
ScHEDA
b.1 Teoria delle ombre e camera
oscura
205
5.4
IT
SCHEDA
6.s Le idee sulla luce e Ia
matematízzazionedell'ottica presso
i Greci
246
248
Principi di fotometria e grandezze
fotometriche
206
6.2
Prismi e lenti
La velocità della luce
270
6.2.1
Indice di rifrazione assoluto
e relativo
ScHEDA
b.2 Metodi terrestri di Fizeau
e di Foucault per misurare la velocità
della luce
6.2.2
212
Reciprocità dell'indice di rifrazione
relativo di due mezzi trasparenti
Z4g
ll. t)
La riflessione della luce
214
6.2.3
Angolo limite
2b0
5.7
La riflessione della luce secondo
la teoria corpuscolaree quella
ondulatoria
6.2.4
Riflessione totale
ZEI
275
ScHEDA
6.4 Rifrazione atmosferica
Zbz
5.8
La rifrazione della luce
216
6.2.5
Prismi a riflessione totale
ZS4
5.9
La rifrazione della luce secondole
teorie corpuscolaree ondulatoria
6.2.6
Fibre ottiche
ZS4
6.2.7
Deviazioneattraverso un prisma
e dispersione della luce
256
ScHEDA
6.5 Newton e la disputa
sui colori
258
Principi di spettroscopia
2G0
SCHEDA
6.6 Lo spostamento della luce
verso il rosso e I'espansione
dell'Universo
267
5.5
219
ScHEDA
b.s Il principio di minimo in
ottica: Erone e Pierre de Fermat
220
5.10
Lo spettro elettromagnetico e la luce
221
5.11
Il problema dell'etere
222
arrtvr:rÀ
225
Domande e test
225
6.2.8
Manua\e di, Fisi,ca - 2
I
V r uI I I I I I
I T T I T I
6.2.9
Raggi infrarossi e ultravioletti
262
ATTIVITÀ
287
6.2.\0
Diottro sferico
264
Domande e test
287
ScHEDA
6.? Convenzionesui segni delle
distanze per un diottro sferico
Esercizi svolti
292
266
6.2.11
Esercizi proposti
Le lenti sottili
267
296
6.2.72
Studio sperimentale di una lente
convergente. Punti coniugati
Laboratorio sperimentale
298
6.2.13
Costruzionedell'immaginedi un
oggetto prodotta da una lente sottile
convergente
6.2.14
Il modello ondulatorio
277
Dimostrazioneelementaredella
formula dei punti coniugati
(e dell'ingrandimento trasversale)
per una lente convergente
273
6.2.75
Cenno sulle lenti dìvergenti
274
6.2.16
Immagini di oggetti virtuali
275
6.2.77
Potere diottrico e sistema ottico
centrato
309
7.1
I primi successidella teoria ondulatoria 309
7.2
L'esperimento di Young
310
ScHEDA
z.t Colori delle lamine sottili
e anelli di Newton
374
7.3
Interferenza a doppio fascio
.1-tD
7.4
Diffrazione della luce
316
ScHEDA
2.2 Diffrazione e interferenza
nell'esperimento di Young
319
Reticoìo di diffrazione
320
SCHEDA
?.8 Laser
322
P olarizzazione della luce
323
ATTIVITÀ
327
276
ScHEDA
6.8 Dal diottro alla lente sottile 277
della luce
l.D
6.3
Occhio e strumenti ottici
278
6.3.1
Costituzionedell'occhio
278
6.3.2
Accomodamentodell'occhio e suoi
difetti
279
Domande e test
327
6.3.3
Acuità visiva e lente di insrandimento
287
Esercizi svolti
328
6.3.4
Microscopio
282
Esercizi proposti
330
6.3.5
Cannocchiali.
284
Laboratorio sperimentale
330
7.6
