B006521 - FLUIDI/TERMODINAMICA/STATISTICA

Italiano

Statica. Fenomeni superficiali. Cinematica e dinamica. Teorema di Bernoulli. Onde di pressione e di gravità. Fluidi reali. Viscosità. Legge di Poiseuille. Moto vorticoso.
Termometria. Gas perfetto. Gas reali. Teoria cinetica. Calorimetria. Trasmissione del calore. Primo e secondo principio. Trasformazioni adiabatiche. Ciclo di Carnot. Entropia. Entalpia. Potenziali e cicli termodinamici. Teorema-H. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Insiemi statistici classici. Statistiche quantistiche.

Sono disponibili le dispense del Prof. E. Landi Degl'Innocenti raccolte nei tre volumetti "Elementi di Meccanica dei Fluidi",
"Elementi di Termodinamica" e
"Elementi di Statisitca.

Conoscenze fondamentali di fluidodinamica, termodinamica e meccanica statistica,
Competenze di base del fisico relativamente alla fisica classica.
Capacità di risolvere numericamente problemi di fisica, di individuare gli elementi essenziali di un processo fisico, di elaborare modelli fisici e verificarne la validità, di intuire analogie strutturali in contesti fenomenologici diversi

Corsi raccomandati:
Analisi Matematica I

72 ore di lezione frontale,
36 ore di esercitazioni.

Orario di ricevimento studenti: Martedi', ore 12:30-13:30

Esame orale.

MECCANICA DEI FLUIDI
Distinzione fra sostanze solide e sostanze fluide. Statica dei fluidi. Forze di superficie e forze di volume. Concetto di pressione. Il principio di Pascal. La legge fondamentale dell'idrostatica. Disitinzione fra liquidi e aeriformi. Coefficiente di comprimibilità. Variazione della pressione con la quota. Esperienza di Torricelli. Unità di misura della pressione. Il principio di Archimede. Concetto di centro di spinta. Galleggiamento e stabilità di galleggiamento. Fenomeni superficiali e di capillarità. Tensione superficiale. Forze di coesione e forze di adesione. Legge di Tate e legge di Jurin. Cinematica dei fluidi. Decsrizione Lagrangiana e descrizione Euleriana. Derivata Euleriana. Termine di advezione. Equazione di continuità. Principio di Leonardo. Concetto di linea di flusso e di tubo di flusso. Portata massica e portata volumetrica. La legge fondamentale dell'idrodinamica per i fluidi ideali. Teorema di Bernoulli per un liquido e per un fluido comprimibile. Altezza piezometrica e altezza di arresto. Teorema di Torricelli. Applicazioni del teorema di Bernoulli: il venturimetro e il tubo di Pitot. Le onde di pressione. Concetto di deformazione. Velocità del suono. Frequenza, frequenza angolare, numero d'onde, lunghezza d'onda, fase. Cenni alle onde di gravità (onde superficiali). Relazione di dispersione per le onde di gravità. La dinamica dei fluidi reali. Concetto di viscosità dinamica e viscosità cinematica. Formula di Newton. La legge fondamentale dell'idrodinamica dei fluidi reali. La legge di Poiseuille. Il moto vorticoso. Numero di Reynolds. Forze di resistenza al moto nei casi laminare e vorticoso. Concetto di portanza. Effetto Magnus.
TERMODINAMICA
Introduzione storica al concetto di temperatura. La dilatazione dei corpi. Punti fissi. Sostanze termometriche. Scale di temperatura. Principio zero della termodinamica. Concetto di equilibrio termico. Le leggi dei gas (legge di Boyle, di Gay-Lussac, di Dalton, di Avogadro, del gas perfetto). Il termometro a gas perfetto. Comportamento dei gas reali. Concetti di temperatura critica, pressione critica e volume critico. Fasi liquida, di vapore e di vapor saturo. L'equazione di Van der Waals. Covolume e costante della pressione interna. Introduzione alla teoria cinetica dei gas. Modello di Clausius. Velocità quadratica media. Concetto di quantità di calore. Calorimetri. Calore specifico e calore latente. Il mulinello di Joule. Equivalente meccanico della caloria. La trasmissione del calore. Conduzione. Concetto di conducibilità
termica. Postulato di Fourier. Equazione della diffusione del calore. Convezione. Formula di Newton. Irraggiamento. Radiazione di corpo nero. Legge di Planck e legge di Stefan. Equivalenza fra calore e lavoro. Il primo principio della termodinamica. Concetto di energia interna. Illustrazioni del primo principio. Lavoro di un gas. Formula per l'espansione di un gas perfetto. Calori specifici dei gas. Calori specifici a volume costante e a pressione costante e loro relazione. Trasformazioni adiabatiche. Leggi per l'adiabatica di un gas perfetto. Il secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e loro rendimento. Il teorema di Carnot. Ciclo di Carnot. Definizione termodinamica di temperatura. La diseguaglianza di Clausius. Definizione di entropia. Illustrazioni del concetto di entropia. Conseguenze del primo e secondo principio: l'equazione dell'energia interna e l'equazione del TdS. L'equazione di Clayperon. Il significato statistico dell'entropia. Concetto di probabilità termodinamica. L'equazione di Boltzmann. L'entalpia. I potenziali termodinamici. Cicli termodinamici. Macchine frigorifere e pompe di calore.
STATISTICA
Teorema del viriale. Distribuzione Maxwelliana delle velocità. Cammino libero medio. Distribuzione di Poisson. Distribuzione delle distanze fra particelle. Fenomeni di trasporto. Random-walk. Moto Browniano. Misura del disordine. Teorema-H. Leggi generali della termodinamica statisitca. Dsitribuzione di Gibbs. Fluttuazioni. Sistemi di particelle indipendenti: equazione di Boltzmann. Equipartizione dell'energia. Entropia del gas perfetto. La statistica dei sistemi termodinamici aperti. Staistiche quantiche.