Programma di Fisica II

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PALERMO
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica
Corso di Laurea in Ingegneria dell’Automazione
Programma del corso di Fisica II
(corso tenuto da Davide Valenti)
Anno accademico 2007/2008
Concetto di temperatura, calore e grandezza termometrica. Misura della temperatura.
Misura della temperatura e scale termometriche. Dilatazione termica. Termometro a
gas. Calore specifico e calore latente.
Trasformazioni isocore, isobare, isoterme e adiabatiche. Primo principio della
termodinamica. Trasmissione del calore per conduzione, convezione. Trasmissione
del calore per irraggiamento: radiazione di corpo nero. Legge dei gas ideali. Calcolo
del lavoro a pressione costante, a volume costante e lungo un isoterma per un gas
ideale.
Teoria cinetica dei gas: numero di Avogadro; calcolo della pressione partendo dai
moti delle singole molecole del gas; relazione tra energia cinetica traslazionale e
velocità quadratica media; libero cammino medio; distribuzione di Maxwell delle
velocità; calcolo della velocità quadratica media e della velocità più probabile.
Relazione tra energia interna di un gas perfetto e temperatura. Relazione tra CV
(calore specifico a volume costante), CP (calore specifico a pressione costante) e R
(costante universale dei gas perfetti). Relazione tra pressione e volume per
espansione libera ed espansione adiabatica.
Gradi di libertà e calore specifico molare. Teorema dell’equipartizione dell’energia.
Calcolo di variazione di energia interna, calore e lavoro in varie trasformazioni
termodinamiche.
Trasformazioni reversibili e irreversibili. Concetto di entropia. Secondo principio
della termodinamica. Calcolo della variazione di entropia per una trasformazione
isoterma reversibile e per una trasformazione isoterma irreversibile (espansione
libera).
Secondo principio della termodinamica: formulazione di Kelvin e di Clausius.
Dimostrazione che la funzione dQ/T è un differenziale esatto nel caso di
trasformazioni reversibili. Equivalenza tra le due formulazioni del secondo principio.
Ciclo di Carnot. Definizione di rendimento. Calcolo del rendimento per il ciclo di
Carnot.
Equivalenza tra formulazione attraverso l’entropia e formulazione di Kelvin del
secondo principio della termodinamica. Calcolo di lavoro, calore, variazioni di
entropia, rendimento e potenza media per un ciclo di Carnot. Concetto di microstato e
di molteplicità: entropia come misura del disordine di un sistema. Calcolo della
variazione di entropia in trasformazioni reversibili e irreversibili.
Oscillatore armonico: equazione del moto, sua risoluzione. Oscillatore armonico
smorzato: equazione del moto, sua risoluzione. Oscillatore armonico smorzato con
forzante, sua risoluzione e commento fisico.
Concetto di onda. Equazione d’onda per una perturbazione che si propaga lungo una
corda. Soluzione generale dell’equazione d’onda. Onda monocromatica. Concetto di
velocità di fase. Velocità di propagazione di un’onda meccanica. Significato delle
due velocità. Relazione di dispersione. Interferenza e onde stazionarie. Energia
cinetica di un’onda.
Equazioni di Maxwell nel vuoto. Derivazione dell’equazione d’onda per il campo
elettromagnetico a partire dalle equazioni di Maxwell. Trasporto di energia e vettore
di Poynting. Correnti variabili come generatori di campi elettromagnetici. Onde
generate da un condensatore soggetto a tensione variabile. Onda elettromagnetica
incidente su superficie conduttrice.
Onde elettromagnetiche e luce visibile. Polarizzazione della luce. Radiazione di
corpo nero. Riflessione e rifrazione della luce. Relazione tra velocità di propagazione
della luce e angoli di incidenza e di riflessione. Relazione tra velocità di
propagazione della luce in due mezzi diversi e angoli di incidenza e di rifrazione.
Riflessione totale. Legge di Brewster.
Specchi piani e specchi sferici. Definizione di fuoco e di distanza focale. Immagini
prodotte da superfici rifrangenti concave e convesse. Fuochi. Distanza dell’immagine
dalla superficie rifrangente. Lenti sottile. Lenti convergenti e divergenti. Distanze
focali e raggi di curvatura delle lenti. Distanza dell’immagine dalla superficie dello
specchio nei due casi. Equazione del costruttore di lenti.
La luce come onda. Concetto di luce coerente. Principio di Huygens. Interferenza ed
esperimento di Young. Posizione delle frange. Intensità nell’interferenza da doppia
fenditura. Interferometro di Michelson. Esperimento di Michelson-Morley.
Diffrazione. Diffrazione da singola fenditura. Posizione dei massimi e dei minimi.
Intensità luminosa delle frange. Diffrazione da doppia fenditura.