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.