Corso di studi in Fisica
CORSO DI FISICA GENERALE I B
MECCANICA DEI CONTINUI E TERMODINAMICA
A.A. 2000-2001
Prof. Marcello Giorgi
1. Meccanica dei continui deformabili
Comportamento elastico dei solidi. Sforzi e deformazioni; tensore degli sforzi. Moduli elastici.
Fluidostatica. Equazione generale della fluidostatica.Pressione nei liquidi e nei gas, principio di
Archimede. Legge di Pascal e legge di Stevino.Pressione atmosferica e barometro di Torricelli.
Comportamento elastico dei fluidi e viscosita` dei liquidi. Elementi di idrodinamica. Descrizione
lagrangiana ed euleriana, equazioni di Eulero.Regime stazionario e teorema di Bernoulli,
teorema di Torricelli e tubo di Venturi. Liquidi reali in regime viscoso, equazione di HagenPoiseouille. Moto di un liquido in un condotto cilindrico. Legge di Stokes. Misure del
coefficiente di viscosita`.
2. Propagazione di onde elastiche
Propagazione di onde elastiche longitudinali in un sbarra sottile. Equazione di d'Alembert, corda
vibrante e fenomeno delle onde stazionarie.
3. Termologia e teoria cinetica dei gas perfetti
Definizione di temperatura e principio zero della termodinamica. Misure calorimetriche e
definizione di quantita` di calore. Dilatazione termica. Punti fissi e taratura di un termometro.
Scale termometriche. Postulato di Fourier e propagazione del calore. Variabili estensive ed
intensive: trasformazioni naturali e quasi statiche.
La legge di Boyle e di Gay Lussac. La scala Kelvin delle temperature.La legge di Avogadro.
Deduzione dell'equazione di stato dei gas perfetti. La seconda legge di Gay Lussac. La costante
universale dei gas perfetti. Il modello a particelle indipendenti. L'equazione di Joule-Clausius. Il
teorema di equipartizione dell'energia. Calori specifici dei gas e dei solidi. Legge di Dulong e
Petit per il calore molare dei solidi.
4. Principi della termodinamica
L'esperimento di Joule e la misura dell'equivalente meccanico della caloria. Il primo principio
della termodinamica. Analisi di alcune trasformazioni: trasformazioni isoterme, isocore, isobare
ed adiabatiche. Il rapporto fra calori specifici a pressione costante e a volume costante di un gas.
Misura di tale rapporto col metodo di Clement-Desormes. La legge di variazione della pressione
atmosferica con l'altezza.
Gli enunciati di Clausius e di Lord Kelvin del secondo principio della termodinamica. La
macchina di Carnot. Equivalenza fra il postulato di Clausius e quello di Lord Kelvin. Il teorema
di Carnot. Macchine termiche con piu` sorgenti a differenti temperature. La funzione di stato
entropia. Teorema di Clausius. Variazione di entropia nelle trasformazioni reversibili di un gas
perfetto. Espansione adiabatica di un gas perfetto. La disuguaglianza di Clausius.
L'irreversibilita` dei processi naturali e l'aumento di entropia dell'universo. Interpretazione
statistica dell'entropia e legge di Boltzmann. Temperatura termodinamica assoluta.Terzo
principio della termodinamica: enunciato di Nernst-Simon, corollario di Nernst. Irragiungibilita`
dello zero assoluto. L'entropia e i calori specifici allo zero assoluto. I potenziali termodinamici di
Helmholtz e Gibbs. Coordinate termodinamiche e funzioni di stato. Relazioni di Maxwell.
5. I gas reali
I gas reali e l'equazione di Van der Waals. Parametri critici e equazione degli stati
corrispondenti. Calcolo dell'energia interna di un gas di Van der Waals mediante le relazioni di
Maxwell. Calori latenti nei cambiamenti di stato d'aggregazione. L'equazione di Clapeyron e la
dipendenza della tensione di vapor saturo dalla temperatura. L'espansione adiabatica di un gas
reale: l'esperimento di Joule-Thomson.
6. Elementi di meccanica statistica classica
Distribuzione di Maxwell-Boltzmann delle velocita` molecolari di un gas in equilibrio.
TESTO CONSIGLIATO: G. Pisent - Fisica Generale e Sperimentale, vol. I - Meccanica,
Acustica e Termodinamica. Ed. Piccin Nuova Libraria S.p.A., Padova.
Il testo verra` integrato da appunti che verranno distribuiti durante le lezioni.
