Programma d`esame - Dipartimento di Fisica

Meccanica e termodinamica - Modulo di termodinamica.
Programma d’esame (Anno accad. 2015-2016)
Proprietà meccaniche dei ‡uidi: pressione e densità, le equazioni
della statica, legge di Stevino, manometri, barometro di Torricelli, principio
di Archimede, liquido in rotazione.
Dinamica dei ‡uidi, cenni alle equazioni di Eulero e Navier-Stokes, attrito
interno, viscosità, ‡uidi newtoniani e non newtoniani (cenni), descrizione
lagrangiana ed euleriana del moto dei ‡uidi, regime stazionario, legge di
Leonardo, teorema di Bernoulli e applicazioni.
Vortici, moto laminare e vorticoso, numero di Reynolds. Moti in un ‡uido,
resistenza del mezzo e legge di Stokes, e¤etto Magnus e portanza.
Tensione super…ciale, bolle e gocce, capillarità.
Sistemi e stati termodinamici: variabili estensive ed intensive, stati
d’equilibrio, trasformazioni quasi statiche, calore e temperatura, termometri
e scale termometriche. Equivalenza tra calore e lavoro, esperienza di Joule,
primo principio ed energia interna, trasformazioni reversibili e irreversibili.
Calori speci…ci e calorimetri, calori latenti. Propagazione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento. Dilatazione termica di solidi e liquidi.
Gas ideali e gas reali: legge di Boyle, leggi di Volta-Gay-Lussac, legge
di Avogadro, equazione di stato dei gas ideali, termometro a gas ideale,
lavoro meccanico delle forze di pressione, calori speci…ci molari, espansione
libera di Joule, energia interna dei gas ideali, relazione di Mayer, i vari tipi
di trasformazioni, misura di Cp =CV .
Ciclo di Carnot, ciclo di Stirling, ciclo di Otto e ciclo Diesel, macchine,
frigoriferi e pompe di calore, proprietà dei gas reali ed equazione di Van
der Waals, cambiamenti di stato, pressione di vapore saturo, punti critici,
umidità assoluta e relativa dell’aria, punti tripli, frigoriferi reali, diagrammi
pV e pT, formula di Clapeyron.
Teoria cinetica dei gas ideali, equipartizione dell’energia, legge di Dalton delle pressioni parziali, legge di distribuzione di Maxwell per le velocità
molecolari.
Secondo principio: equivalenza tra gli enunciati di Clausius e di Kelvin,
cicli monotermi, teorema di Carnot, diagramma di Raveau, temperatura termodinamica assoluta, teorema di Clausius.
Entropia: de…nizione di entropia e sue proprietà, diagrammi T-S, entropia dei gas ideali; entropia di mescolamento, energia inutilizzabile, entropia ed equazione fondamentale, equazioni di stato, equazione di Eulero
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e relazione di Gibbs-Duhem, principio di massima entropia e principio di
minima energia.
Terzo principio: enunciati di Nernst e Planck, comportamento dell’entropia
e dei calori speci…ci a basse temperature, irraggiungibiltà dello zero assoluto.
Potenziali termodinamici: trasformate di Legendre, de…nizione e utilizzo dei potenziali, proprietà generali dei sistemi pVT, relazioni di Maxwell,
relazione tra Cp ; CV ; ; T ; processo di Joule-Thomson, energia interna ed
entropia di un gas reale, espansione libera di un gas reale, criteri di stabilità,
potenziale di Gibbs e transizioni di fase, regola delle fasi di Gibbs, cenni ai
sistemi a più componenti.
Elementi di meccanica statistica: Macrostati e microstati, entropia
e disordine, relazione di Boltzmann, cenni alle distribuzioni di MaxwellBoltzmann, Fermi-Dirac e Bose-Einstein.
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