!CALCOLO 1 (7 CFU) Prof. A. Vignoli Concetto di funzione: funzioni elementari e loro grafico. Continuità, limiti e regole di calcolo. Successioni e serie numeriche. Derivate, differenziali, regole di derivazione. Regola di De l’Hospital. Derivate seconde e successive. Studio di funzioni. Integrali finiti ed indefiniti, teorema fondamentale del Calcolo Integrale. Calcolo delle primitive. Calcolo combinatorio, polinomi reali. La formula di Taylor (resto nelle forme di Lagrange ed integrale). Ordine di infinitesimo. Numeri complessi, teorema fondamentale dell’Algebra, esponenziali in campo complesso. CALCOLO 2 (7 CFU)! Prof. F. Donati Funzioni a due Variabili. Grafici, curve di livello, continuità e limiti. Insiemi di punti nel piano:frontiera, insiemi aperti, chiusi, limitati e connessi:teoremi relativi. Derivate parziali, gradiente, differenziale, teorema delle funzioni implicite, massimi e minimi liberi e vincolati. Derivate seconde e successive. Integrali curvilinei, forme differenziali e loro integrazione. Funzioni a tre e più variabili. Estensioni del caso bidimensionale; campi vettoriali. Testi consigliati per Calcolo 1 e 2: A. Schiaffino: Introduzione all’Analisi Matematica, Vol. 1 e Vol. 2, Aracne, Roma E. Giusti: Analisi Matematica, Vol. 1 e Vol. 2; Bollati Boringhieri Torino N. Piskunov: Calcolo differenziale ed integrale; Ed. Riuniti, Roma B. Demidovic: Esercizi e Problemi di Analisi Matematica; Ed. Riuniti, Roma GEOMETRIA (8 CFU) Prof. C. Gasbarri! Geometria del piano e dello spazio,vettori geometrici rette e piani,equazioni parametriche e cartesiane,prodotto scalare e vettoriale,generalizzazione allo spazio R^n,sottospazi vettoriali ed affini di R^n.Sistemi di riferimento. Matrici e determinanti. Risoluzione dei sistemi lineari,eliminazione di Gauss,Rango di una matrice e numero dei parametri liberi dello spazio delle soluzioni di un sistema lineare. Coniche e quadrighe in forma canonica.Esempi di curve e superfici,equazioni parametriche e cartesiane. Testi consigliati: S.Abeasis: Elementi di Algebra Lineare e Geometria; Ed. Zanichelli . Appunti del corso. ELEMENTI DI INFORMATICA (2 CFU) Dr. R. Sparvoli! Cenni sull’architettura di Computer: Introduzione, mod. Von Neumann, modello a Bus, Circuiti integrati, Livelli di astrazione di un Calcolatore - Memorie: memorie multilivello, memorie cache, prestazioni delle CPU - Misura delle prestazioni di una CPU (Clock speed, CPI, flops, etc.), architetture CISC e RISC, cenni sul Codice Macchina, generazione di numeri casuali Rappresentazione in memoria dei numeri: formati intero e virgola mobile, rappresentazione in complemento a due, addizione, sottrazione e moltiplicazione; Arrays - Diagrammi di flusso, Programmazione Strutturata, Progettazione Bottom-Up e Top-Down - Codici ASCII e Unicode, files binari e files formattati - Memorie secondarie, dischi magnetici e ottici - Comunicazione tra calcolatori: connessioni seriali, reti, links fisici, protocolli di comunicazione, servizi !- Il MATLAB. MATLAB Workspace. Le variabili. Formati. Salvataggio (save) e lettura (restore) di variabili. - Vettori e matrici. - M-file: creazione degli M-file. Editor di MatLAb. Interpretazione delle righe di comando. Strutture. Cicli (for, while), strutture condizionate (if) ed operatori logici. Funzioni sotto MatLab (intrinseche e non). - Trattamento di stringhe di caratteri. - Gestione dei file sotto MatLab. Comandi fopen, fprintf. Formattazione dei dati. - Grafica 2-D. Comandi sui grafici. Sub-plot. - Presentazione di relazioni contenenti problemi di Fisica Generale 1 risolti numericamente. CHIMICA GENERALE I + LABORATORIO DI CHIMICA Ι (10 CFU) Dr.ssa S. Piccirillo! Modulo 1 Proprietà chimiche e Struttura elettronica dell'atomo. Sistema periodico degli elementi. Legame chimico (ionico, covalente, dativo). Forze attrattive intermolecolari e legame a idrogeno. Stato della materia. Primo, secondo e terzo principio della termodinamica. Equilibri tra fasi in sistemi ad un componente: diagrammi di stato; equazione di Clausius-Clapeyron. Equilibri tra fasi in sistemi a più componenti. Soluzioni e proprietà colligative. Legge di azione di massa; principio dell'equilibrio mobile. Cinetica chimica e catalisi. Sistemi elettrolitici. Acidi e basi: pH, idrolisi, soluzioni tampone, indicatori. Solubilità in funzione del pH. Sistemi ossidoriduttivi: potenziali elettrodici, pile, equazione di Nernst, elettrolisi, corrosione. Modulo 2 CALCOLI STECHIOMETRICI FONDAMENTALI. Rapporti ponderali nelle reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Bilanciamento delle reazioni chimiche. Lo stato gassoso e l’equazione di stato dei gas ideali. Soluzioni. Analisi volumetrica. La legge di azione di Massa. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. La costante di Equilibrio termodinamico. Calcolo delle quantità dei reagenti e prodotti presenti all’equilibrio. Funzioni di Stato. Variazione della costante di equilibrio con la temperatura. Dissociazione elettrolitica. Equilibrio acido-base in soluzione acquosa. pH e pOH. Idrolisi. Soluzioni tampone. Titolazione acido forte-base forte e acido debole base forte. Titolazioni di acidi poliprotici con base forte. Equilibri di solubilità. Pile e potenziale redox. Elettrolisi. Legge di Faraday. Fisica Generale 1 + Esperimentazioni di Fisica 1 (11 CFU) Prof. I. Davoli, Prof. R. Francini! Modulo 1. Meccanica: fenomeni, osservazioni, misure. Algebra vettoriale. Cinematica del punto materiale. Dinamica del punto materiale e dei sistemi di punti. Lavoro ed energia. Urti elastici ed anelastici. Dinamica dei sistemi rigidi.!Termodinamica: sistemi termodinamici e temperatura. Gas reali e gas perfetti. Primo principio della termodinamica. Secondo principio della termodinamica. Entropia. (Esercitazioni file.doc; file.pdf) Modulo 2. 5 esercitazioni di esperimentazioni di Fisica 1 oltre alle lezioni introduttive di teoria della misura e di analisi statistica dei dati. Caratteristiche generali degli strumenti di misura. Errori di misura e loro propagazione Grafici con scale lineari e non lineari e rappresentazione grafica di funzioni. Analisi statistica dei dati sperimentali: distribuzioni limite, distribuzioni degli errori di misura, metodo dei minimi quadrati per l’adattamento dei dati sperimentali, test di ipotesi. Le esercitazioni consistono in esperimenti di laboratorio ed esercitazioni al computer per l’analisi statistica e la rappresentazione grafica dei dati sperimentali CHIMICA INORGANICA (4 CFU) Dr. D. Monti! Molecole biatomiche omonucleari degli elementi del I e II periodo. Molecole biatomiche eteronucleari (CO, NO, CN). Il legame negli acidi alogenedrici. Solidi elementari. Teoria degli orbitali molecolari applicata ai solidi. Metalli, semiconduttori, isolanti. L'energia del reticolo ionico. Proprieta` generali di fasi condensate dovute a legami di tipo ionico, covalente, molecolare e metallico. L'idrogeno. I composti dell'Idrogeno:idruri salini, idruri metallici e composti binari molecolari. Preparazione e proprietà generali degli elementi dei gruppi I - VII e di gas nobili. In particolare 1) Li, Na, K, Idruri, ossidi, perossidi, superossidi, idrossidi, sali più comuni.2) Be, Mg, Ca, Idruro di Be, ossido di Ca,; 3) B, Al, idruri e alogenuri di boro, ossidi e nitruri di B ed Al. 4) C, Si, Sn, Pb, Ossidi del C, Carburi metallici. CHIMICA ANALITICA + LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA (6 CFU) Prof. G. Palleschi e Prof.ssa D. Moscone! Generalità (processo analitico, campionamento). Principi delle tecniche separative in Chimica Analitica. Principi di metodi elettrochimici di analisi. Sensori chimici biochimici. Principi di metodi spettrofotometrici di base. Metodi elettrochimici di analisi. Preparazione di elettrodi ionoselettivi a membrana liquida (K+, Ca2+ NH4+ o NO3-) e sua applicazione all'analisi di campioni reali. Misura poligrafica di metalli (Pb, Cu, Zn) nell'analisi di leghe. Misura spettro-fotometrica di Cr e Mn in miscela negli acciai. PREVENZIONE E SICUREZZA SUL LAVORO (3 CFU) Dr. L. Ferrucci! Quadro normativo di riferimento. La legislazione nazionale ed europea. Concetto di Pericolo e rischio. I luoghi di lavoro. Principali metodi di analisi e di valutazione dei rischi. Rischi specifici: agenti tossici e nocivi, rischi fisici, agenti cancerogeni, rischi derivanti dall'utilizzo di macchine. Uso di gas e liquidi criogenici. Procedure echitettature e dispositivi di protezione individuale. Smaltimento dei rifiuti. Valutazioni del rischio incendi e procedure di esodo. Elementi base di protezione ambientale. LINGUA INGLESE (4 CFU) Dr.ssa Gherghetta Main objectives: the corse aims at the consolidation and improvement of four language skills (reading, writing, listening and speaking) though a wide range of activities in the field of science. Course content: the lessons will be organized around various thematic units based on the course textbook and articles taken from authentic sources and hand-outs distributed in class. Each units will focus on enhancing general language structures, vocabulary and functions on the basis of the readings and in-class discussions. Particular attention will given to improving reading comprehension and summarizig skills. COMPLEMENTI DI CALCOLO (6 CFU) Dr.ssa M. Palummo! Complementi di analisi. Integrali multipli, operatori differenziali. Soluzioni di equazioni differenziali ordinarie con applicazioni.!Spazi vettoriali a dimensione finita. Vettori e Matrici. Operazioni su vettori e matrici: somma algebrica, prodotti, determinante, traccia. Coniugazione complessa, hermitiana, trasposizione, inversione. Formalismo di Dirac.!Autovalori e autovettori di matrice: diagonalizzazione. Trasformazioni canoniche e unitarie; basi per i vettori. Matrici di Pauli e la loro proprietà. Funzioni di matrici.!Spazi funzionali. Operatori lineari negli spazi funzionali e loro proprietà. Commutatori e loro significato fisico. Rappresentazione di un operatore in una base, cambiamenti di base, ortonormalità e completezza, rappresentazione spettrale. Connessioni con la Meccanica Quantistica: spettro, valore medio e scarto quadratico medio di un'osservabile. Operatori di momento angolare e loro proprietà. Problema agli autovalori per operatori lineari.!Analisi di Fourier e funzioni speciali. Serie di Fourier, Integrali di Fourier, Trasformate di Fourier, Convoluzione. Funzione di d Dirac e sue proprietà. Funzione e altre funzioni speciali. FISICA GENERALE 2 + ESPERIMENTAZIONI DI FISICA GENERALE 2 (11 CFU) Dr. V. Merlo, Dr. C. Goletti! Modulo 1 Il campo elettrostatico nel vuoto. I dielettrici. La corrente elettrica continua. Il campo magnetico nel vuoto. Proprietà magnetiche della materia. Campi elettrici e magnetici lentamente variabili. Corrente di spostamento. Moto ondulatorio. Onde meccaniche. Onde elettromagnetiche. Interferenza e diffrazione. Ottica geometrica. Modulo 2 Introduzione alla sperimentazione fisica nel campo dell'elettromagnetismo, dell'ottica e all'utilizzo della relativa strumentazione e metodologia di misura. Discussione dei metodi statistici per trattamento dei dati ed analisi degli errori già iniziata al primo anno. Introduzione agli elementi fondamentali di elettronica ed illustrazione di strumenti e tecniche per la misura di grandezze elettriche e ottiche. Una serie di esperimenti condotti in laboratorio addestreranno lo studente all'utilizzo della strumentazione e delle tecniche illustrate nelle lezioni. CHIMICA ORGANICA + LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA (9 CFU) Dr.ssa M.L. Di Vona! Modulo 1. Struttura e legame nelle molecole organiche. Nomenclatura sistematica delle principali classi di composti organici. Conformazioni di alcani e cicloesano. Stereoisomeria geometrica (notazioni cis, trans ed E, Z). Stereoisomeria ottica. Classificazione delle reazioni e dei reagenti. Concetti fondamentali dei meccanismi di reazione. Cenni sugli aspetti cinetici e termodinamici delle reazioni. Reazioni di alogenoalcani, alcooli, ammine, alcheni, alchini, alcadieni. Reazioni dei composti aromatici. Reazioni di acidi carbossilici e derivati. Modulo 2. Proprietà fisiche dei solidi, dei liquidi e loro purificazione. Analisi mediante distribuzione tra fasi. Estrazione con solventi. Cromatografia. Gas-cromatografia. Cenni di cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC). Metodi spettroscopici. Spettroscopia nell'ultravioletto e nel visibile. Spettroscopia infrarossa. Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare. Cenni sull'analisi elementare qualitativa. Alcuni saggi di riconoscimento dei gruppi funzionali. ECONOMIA ED ORGANIZZAZIONE AZIENDALE (4 CFU) Prof. Ing. E. Ceccotti Le variabili economiche e organizzative che influenzano la gestione dei processi d'innovazione delle imprese industriali e dei servizi. I temi principali che determinano le trasformazioni organizzative nelle imprese e le modalita` di gestione dei processi di cambiamento organizzativi sono: La conoscenza di base degli elementi necessari alla redazione e interpretazione del bilancio. La conoscenza di base per la progettazione e gestione della contabilità industriale ed analitica. La strumentazione di misura delle performance aziendali e delle singole unità organizzative. I sistemi di controllo manageriale. LABORATORIO DI INFORMATICA 2 (6 CFU) Prof. F. Berrilli! Architettura di un computer; flusso delle informazioni; sistemi operativi.!Numeri binari, operatori logici, operazioni con l'algebra di Boole. Applicazioni pratiche: l'istruzione IF. Definizione di variabile e costante. Tipo di variabili: Intere, reali, complesse, booleane, alfanumeriche. Loro rappresentazione in forma binaria. Definizione della precisione. Vettori e matrici: definizione, operazioni. Struttura e controllo del flusso di un programma: definizioni iniziali. Diagrammi di flusso. Le parti di un programma. Diagramma a blocchi. Controlli di flusso: if, ciclo do o for, ciclo while. L'istruzione goto. L'istruzione case. Files di input-output: files ascii, binari, indicizzati. Metodi di apertura, inserimento e lettura dati. ELEMENTI DI FISICA TEORICA (7 CFU) Prof. M. Cini Richiami di Meccanica Classica: Formalismo lagrangiano. Equazioni canoniche. Principio variazionale. Moto di una carica in un campo elettromagnetico. Trasformazioni canoniche. Parentesi di Poisson. Principi delle Relatività Ristretta: Esperimento di Michelson. Principio di relatività. Esperimenti pensati. Paradosso dei gemelli. Trasformazioni di Lorentz. Quadrivettori. Forze ed energia in Relatività Ristretta. Meccanica Quantistica: Formulazioni di Schrödinger e di Heisenberg. Funzione d'onda. Equazioni di continuità. Principio di indeterminazione. Buca di potenziale. Oscillatore armonico (metodo operatoriale, equazione di Hermite). Parcella libera. Velocità di gruppo. Pacchetto d'onde. La omega di Dirac. Stato legato della omega attrattiva. I quattro Postulati. Effetto tunnel. Rotatore rigido. Matrici della coordinata e del momento. Rappresentazione dei momenti. Separazione delle variabili. Teoria del momento angolare. Equazioni radiali per il moto libero e per l'atomo idrogenoide. Massa ridotta. Perturbazioni indipendenti dal tempo. Esperimento di Stern-Gerlach e spin. Equazione di Pauli. Somma di momenti angolari. bosoni e fermioni. Interazione di scambio. Ortoelio. Gas di Fermi. Statistiche quantistiche. Metodo variazionale.!I quattro Postulati. Effetto tunnel. Rotatore rigido. Matrici della coordinata e del momento. Rappresentazione dei momenti. Separazione delle variabili. Teoria del momento angolare. Equazioni radiali per il moto libero e per l'atomo idrogenoide. Massa ridotta. Perturbazioni indipendenti dal tempo. Esperimento di Stern-Gerlach e spin. Equazione di Pauli. Somma di momenti angolari. bosoni e fermioni. Interazione di scambio. Ortoelio. Gas di Fermi. Statistiche quantistiche. Metodo variazionale. Testi Consigliati: Elementi di Fisica Teorica Cini, M., 2005 Springer. CHIMICA FISICA + LABORATORIO DI CHIMICA FISICA (10 CFU) Prof. G. Paradossi, Dr.ssa E. Chiessi! Modulo 1. Teoria cinetica dei gas. Termodinamica dei gas reali. Reversibilità ed irreversibilità. Principi della termodinamica. Entropia dei sistemi chimici. Energia libera di Helmholtz. Energia libera di Gibbs. Potenziale chimico. Proprieta` delle grandezze parziali molari. Fugacita`. Reazioni chimiche in fase gassosa. Condizioni di equilibrio. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura. Soluzioni regolari ed interpretazione statistica del processo di mescolamento. Lacune di miscibilita`. Diagrammi di fase a piu` componenti. Regola delle Fasi. Eutettico. Esercitazioni numeriche sugli argomenti svolti. Modulo 2. Cinetica chimica: velocita` di reazione. Legge cinetica empirica. Metodi sperimentali per determinare l'ordine di reazione e la costante cinetica. Cinetica di reazioni elementari. Cinetica di reazioni complesse: reazioni consecutive, reazioni reversibili. Approssimazioni allo stato stazionario. Dipendenza della costante cinetica dalla temperatura. Legge di Arrhenius. Esempi di catalisi. Esperienze di Laboratorio su argomenti di termodinamica e cinetica chimica. FONDAMENTI DI FISICA ATOMICA E MOLECOLARE (7 CFU) Prof. M. Fanfoni, Dr.ssa A. Sgarlata !Fisica atomica:Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo - Interazione radiazione/materia Correzioni relativistiche nell'atomo di idrogeno - Atomo di idrogeno in campi (effetto Zeemann e Stark) - Approssimazione del campo centrale - Atomo di elio - Atomi a molti elettroni.!Fisica Molecolare:Approssimazione di Born/Oppenheimer - Molecole biatomiche - Stati rotazionali Stati vibrazionali - Stati elettronici (Modello LCAO e di Hückel) - Spettroscopie. FISICA DEI MATERIALI + LABORATORIO DI FISICA DEI MATERIALI (10 CFU) Prof. M. De Crescenzi, Dr. Fabio De Matteis! Modulo 1. Ciclo dei materiali. Le forze di coesione. Stato solido, condensazione della materia, cristalli.!Vetri e varie altre aggregazioni dello stato condensato. Diffrazione di raggi X. Struttura molecolare dei polimeri organici. Vetri silicati, vetri minerali e cementi. Deformazione di un cristallo perfetto, deformazione elastica della gomma. Difetti puntiformi, dislocazioni, bordi di grano. Leghe e diagrammi di fase. Soluzioni solide. Interfacce tra le fasi. Diagrammi di stato per composti miscelati. Leghe metalliche, leghe ceramiche, co-polimeri. Proprietà meccaniche. Resistenza dei materiali. Sforzo e deformazioni, energia di deformazione ed effetto anelastico. Deformazione plastica dei materiali a bassa temperatura: trazione e taglio. Conducibilità termica, Conducibilità elettrica: semiconduttori, metalli e superconduttori. Modulo 2. Crescita e preparazione dei campioni: deposizioni film metallici per evaporazione in vuoto, sintesi di polimeri plastici (pmma) anche drogati, crescita di monocristalli isolanti, sintesi di vetri, taglio e lucidatura di cristalli e vetri, fotolitografia.!Analisi a raggi X: verifica delle direzioni cristallografiche di cristalli semplici (alogenuri alcalini). Caratterizzazione ottica: misura del coefficiente di assorbimento nel visibile/ultravioletto, misure di assorbimento nell'infrarosso (FT-IR), misure di luminescenza. Elettronica: risonanza di spin, spettri Auger, spettri XPS ecc. CHIMICA DEI SOLIDI + LABORATORIO DI CHIMICA DEI SOLIDI (8 CFU) Prof. M. Tomellini, Prof.ssa M.L.Terranova! Mdulo 1. Difetti nei solidi. Ossidi semiconduttori. Processi di Trasporto in fase solida. Coefficiente di diffusione e sua interpretazione statistica. Equazioni di trasporto generalizzate. Coefficiente di diffusione chimico. Relazione di Nernst-Einstein. Cinetica di ossidazione dei metalli: Modello di Wagner. Effetto della polarizzazione sulla cinetica di ossidazione. Sensori elettrochimici a stato solido.!Termodinamica delle interfasi. Proprietà di eccesso di isoterma di adsorbimento. Interfasi vuoto-metallo e metallo-metallo. Potenziale di Volta e di Galvani. Giunzione tra due metalli. Interfasi gas-solido: Adsorbimento, Chemisorbimento e Fisisorbimento. Coefficiente di "sticking" nel caso di adsorbimento con formazione di una specie transiente. Modulo 2. Tecniche di caratterizzazione di solidi: diffrazione di raggi-X e fluorescenza, spettroscopie IR e Raman. Tecniche di analisi a fasci ionici (RBS, ERDA, SISM). Termogravimetria. Tecniche sperimentali per lo studio della struttura e del legame chimico delle superfici, degli strati sottili e delle interfacce: spettroscopie elettroniche (XPS, EELS, Auger), diffrazione di elettroni (RHEED), diffrazione di raggi-X (XRPD). Tecniche di microscopia elettronica (SEM, TEM, STM) e preparazione dei campioni. FISICA DELLO STATO SOLIDO (6 CFU) Prof. M. Casalboni! Struttura dei solidi. Cella primitiva e convenzionale, cella di Wigner-Seitz con esempi. Il reticolo reciproco, diffrazione dei raggi x auto;mso-fareast-language:EN-US;layout-grid-mode:line". Modelli elettronici semplici:modello di Drude, legge di Wiedemann-Franz, calcolo dei modi degli elettroni liberi in una scatola, modello quantistico per elettroni liberi, densità degli stati, teorema di Bloch. Metodi di calcolo delle bande di energia: elettroni in potenziale debole, tight-binding cenni sui metodi alternativi per il calcolo delle bande, l'approssimazione di Hartree e Hartree-Fock. Vibrazioni nei cristalli: teoria classica delle vibrazioni, calcolo del calore specifico e legge di Dulong-Petit, i fononi approssimazioni di Einstein e Debye. Dinamica degli elettroni nei cristalli: effetto dei campi elettrici e magnetici, la massa efficace." lSemiconduttori: semiconduttori intrinseci e drogati, energia di Fermi, giunzioni p-n, transistor. Proprietà ottiche e dielettriche: teoria della risposta lineare, relazione di dispersione (Kramers-Kronig), assorbimento, densità congiunta degli stati, cenni su polaritone cenni sugli effetti eccitonici!Cenni di tecniche sperimentali laser, emettitori di luce a stato solido, laser a stato solido, descrizione di superstrutture e macchine MBE MATERIALI PER BENI CULTURALI (4 CFU) Dott. F. Talarico !Finalità e funzioni dei materiali per il restauro. Caratteristiche generali dei prodotti impiegati nella Conservazione. Materiali tradizionali e polimeri di sintesi impiegati nel restauro: proprietà e caratteristiche chimico-fisiche. Protettivi, adesivi e consolidanti. Materiali per il trattamento e la protezione delle superfici. Casi di studio. CHIMICA DELLE MACROMOLECOLE + LABORATORIO (5 CFU) Per il programma chiedere al G. Paradossi