Meccanica e termodinamica - Modulo di termodinamica.
Programma d’esame (Anno accad. 2011-2012)
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, portata, teorema di Bernoulli e applicazioni, vortici, moto laminare e vorticoso, numero
di Reynolds. 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,
trasformazioni reversibili e irreversibili, entropia ed equazione fondamentale,
equazioni di stato, equazione di Eulero e relazione di Gibbs-Duhem.
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,
equazione di stato dei gas ideali, legge di Avogadro, 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 e altri cicli, macchine, frigoriferi e pompe di calore, proprietà dei gas reali ed equazione di Van der Waals, cambiamenti di stato,
diagrammi pV e pT, formula di Clapeyron.
Teoria cinetica dei gas ideali, equipartizione dell’energia, legge di Dalton
delle pressioni parziali, distribuzione di Maxwell delle velocità.
Secondo principio: equivalenza tra gli enunciati di Clausius e di Kelvin,
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, principio di massima entropia e principio di minima energia.
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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, generalità sui 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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