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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
FISICA
Insegnamento
TERMODINAMICA
SCL1000346, A.A. 2016/17

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2014/15

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
FISICA
SC1158, ordinamento 2014/15, A.A. 2016/17
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese THERMODYNAMICS
Sito della struttura didattica http://fisica.scienze.unipd.it/2016/laurea
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dfa/course/view.php?idnumber=2016-SC1158-000ZZ-2014-SCL1000346-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile MATTEO AMBROGIO PAOLO PIERNO FIS/03

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/01 3.0
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/03 3.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ESERCITAZIONE 2.0 16 34.0
LEZIONE 4.0 32 68.0

Calendario
Inizio attività didattiche 27/02/2017
Fine attività didattiche 09/06/2017
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2014

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
10 Termodinamica 01/10/2018 30/11/2019 PIERNO MATTEO AMBROGIO PAOLO (Presidente)
MISTURA GIAMPAOLO (Membro Effettivo)
CARNERA ALBERTO (Supplente)
9 Termodinamica 01/10/2017 30/11/2018 PIERNO MATTEO AMBROGIO PAOLO (Presidente)
MISTURA GIAMPAOLO (Membro Effettivo)
CARNERA ALBERTO (Supplente)
8 Termodinamica 01/10/2016 30/09/2017 PIERNO MATTEO AMBROGIO PAOLO (Presidente)
MISTURA GIAMPAOLO (Membro Effettivo)
CARNERA ALBERTO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Analisi Matematica I e II
Elementi di Chimica
Meccanica Newtoniana
Elettromagnetismo classico.
Elementi di mecc. statistica e di mecc. quantistica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Per le conoscenze si faccia riferimento al riquadro in cui si è indicato il programma disciplinare.
Particolare rilevanza deve essere data sia alla comprensione dei principi che all’acquisizione della consapevolezza circa l’aumento del livello di complessità nel passaggio dallo studio degli stati di equilibrio a quello delle situazioni di non equilibrio.
Per sommi capi i punti principali sono:
i) I principi e la definizione dell’equazione fondamentale;
ii) La misura dell’entropia, lo studio dei gas e della legge degli stati corrispondenti (all’interno di quest’ultimo argomento sarà di fondamentale importanza una estesa conoscenza della fenomenologia).
iii) Come cambiano le funzioni di stato in presenza di campi esterni;
iv) Studio delle configurazioni di non equilibrio e dei processi (in approssimazione discontinua);
v) Interferenza tra processi diversi per situazioni vicine all’equilibrio;
vi) Stati stazionari e accoppiamento di stato stazionario;
vii) Generalizzazione ai sistemi continui; nuova definizione dei flussi e delle forze; linearità e applicazioni.

Per le abilità, lo studente deve sapere:
- operare in modo trasversale, nell'ambito della disciplina, dimostrando di saper stabilire collegamenti chiari e ben giustificati tra parti diverse
- Deve saper risolvere e affrontare situazioni problematiche chiuse e aperte, cioè operare scelte tra possibilità diverse ma precostituite (problemi “chiusi”) oppure sapersi orientare in situazioni “aperte” (in cui la soluzione va costruita)
- Deve dimostrare consapevolezza sulle scelte scientifiche operate e cioè in riferimento a:analisi critica dei dati e affidabilità dei processi di misura, validazione dei modelli proposti e consapevolezza dei processi di generalizzazione che si compiono nella teoria.
Modalita' di esame: Verifica orale della gestione dei contenuti disciplinari e della comunicazione.
Criteri di valutazione: La fase di verifica e valutazione degli apprendimenti è correlata , nei contenuti e nei metodi, a tutte le attività didattiche svolte durante il processo di insegnamento-apprendimento( vedi riquadro precedente).
La valutazione riguarda tutte le tematiche proposte e tiene conto di tutti gli obiettivi evidenziati nei riquadri corrrispondenti.
A tal fine la verifica si articola come segue:
colloquio orale, volto a valutare la capacità di ragionamento e i progressi raggiunti nella chiarezza, comprensione e nella proprietà di espressione dello studente nonchè il monitoraggio della preparazione pregressa.
La valutazione in tal senso è di tipo sommativo per l'accertamento dell'acquisizione di specifiche competenze.
Contenuti: PROGRAMMA DI TERMODINAMICA

Prima parte : Termodinamica degli stati di equilibrio

- Sistemi macroscopici e sistemi microscopici
- Sistemi interagenti e sistemi isolati
- Stati di equilibrio.
- Equilibrio termico . Principio zero e la definizione di temperatura empirica. .
- Sistemi adiabatici. Sistemi chiusi.
- I Principi della Termodinamica
1. Primo principio: definizione di Energia ( U ) e di quantità di calore ( Q ).
2. Secondo principio: entropia e temperatura assoluta
- Sistemi discontinui come esempio paradigmatico di applicazione del secondo principio.
- Macchine termiche.
- Estensione del secondo Principio ai sistemi aperti.
- I potenziali termodinamici e il problema della stabilità degli stati di equilibrio
- Relazioni generali
- Definizione di α e di χT. Def di χS. Relazione tra di χT e χS.
- Relazioni di Maxwell.
- Definizione di Cp e Cv e relazione tra loro.
- Dipendenza dell’entropia da V e da p.
- Terzo Principio
- Le proprietà dei gas.
- Misurabilità di T.
- Evidenza sperimentale sul primo coeff. del viriale.
- Equazioni delle adiabatiche
- Equazione di Van der Waals.
- Transizioni di fase
- Equilibrio di fase ( solido-liquido , solido-vapore , liquido-vapore e altri casi come ad es. diversi stati di cristallizzazione … ).
- Eq. di Clapeyron ed esempi vari.
- Punti tripli.
- Legge degli stati corrispondenti.
- Strati superficiali
- Potenziali termodinamici negli strati superficiali. (qualcosa sulla tensione superficiale?). criteri di stabilità del vapore soprassaturo.
- Termodinamica in presenza di campi esterni
- Caso elettrostatico
- Caso magnetostatico
Termodinamica della radiazione.

Seconda Parte: Processi irreversibili
- Approssimazione dei sistemi discontinui. Calcolo di produzioni di entropia in sistemi chiusi e in sistemi aperti.
- Reazioni chimiche: velocità e affinità.
- Flussi e forze generalizzati. Relazioni lineari tra flussi e forze.
- Esame della condizione di linearità nei casi della conduzione del calore e nel caso delle reazioni chimiche.
- Diverse possibili scelte di flussi e delle forze. Sistemi equivalenti.
- Relazioni di Onsager.
- Studio del decadimento delle fluttuazioni in un sistema in equilibrio.
- Effetti termomeccanici; effetti elettrocinetici. Calcolo degli effetti termomeccanici per gas di Knudsen.
- Stati stazionari. Minima produzione di entropia e stabilità degli stati stazionari. Accoppiamento di stato stazionario.
- Cenni alla Termodinamica non lineare dei processi irreversibili.

Terza Parte: Sistemi continui
- Equilibrio Termodinamico Locale. Riformulazione delle equazioni dell’energia e dell’entropia per sistemi continui.
- Produzione di entropia per unità di volume. Flussi e forze generalizzati.
- Relazione di Einstein tra coefficiente di mobilità e coefficiente di diffusione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali.
Discussioni docente-gruppo studenti su fuochi disciplinari espliciti e situazioni problematiche in cui si devono prospettare soluzioni (problem solving).
Didattica individualizzata (correzione, chiarimenti e approfondimenti).
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Guggenheim E. A., 1950 , Termodinamica , North Holland Publ. Comp. . Amsterdam

I. Prigogine, 1971, Introduzione alla Termodinamica dei processi irreversibili.

Saggion A., M. Pierno, R. Faraldo, Termodinamica dei sistemi continui (dispense)
Testi di riferimento:
  • Guggenheim E. A, Termodinamica. Amsterdam: North Holland Publ. Comp., 1950. Cerca nel catalogo
  • I. Prigogine, Introduzione alla Termodinamica dei processi irreversibili.. Roma: Leonardo Edizioni Scientifiche, 1971. Cerca nel catalogo