Liceo Scientifico Statale “Lorenzo Mossa” 07026 Olbia (SS) - Via Campidano - Tel. 0789-21834 - Fax 0789-22363 info@liceomossa.net - www.liceomossa.net
Programma di Fisica Anno scolastico 2012/2013
classe IVa sezione S
prof. A. Corigliano
Meccanica dei fluidi: Statica • Proprietà dei fluidi; densità; pressione • La legge di Pascal; applicazione nel torchio idraulico • Variazione di pressione legata alla forza peso nei liquidi: la legge di Stevino (dimostrazione) • Principio dei vasi comunicanti • La pressione atmosferica e la sua misura (esperienza di Torricelli con dimostrazione) • Il principio di Archimede (dimostrazione): conseguenze ed applicazioni • Forza di Archimede e forza peso di un corpo immerso in un fluido; confronto per il galleggiamento dei corpi; • Calcolo volume e densità di un corpo totalmente immerso in un fluido • Esercizi applicativi e esperienze in laboratorio. Meccanica dei fluidi: Dinamica in ipotesi di stazionarietà • Modello in ipotesi di stazionarietà; linee di corrente e tubo di flusso • Portata; Equazione di continuità (dimostrazione) • Equazione di Bernoulli e sue applicazioni; collegamento con legge di Stevino • Effetto Venturi e sue applicazioni • Esercizi applicativi e esperienze in laboratorio. Termologia: temperatura • Energia termica (interna) come moto di agitazione molecolare (energia cinetica microscopica) • Contatto termico e equilibrio termico; calore come scambio di energia termica • Temperatura come indice livello di energia termica; temperatura di equilibrio termico • Misura della temperatura • Dilatazione termica dei solidi (lineare, superficiale e volumica) • Dilatazione termica dei liquidi. Comportamento anomalo dell’acqua • Modello del gas perfetto; ipotesi del modello; stato termodinamico e grandezze fisiche coinvolte • Dilatazione volumica di un gas perfetto; I legge di Gay-Lussac • II legge di Gay-Lussac e legge di Boyle; la temperatura assoluta (scala Kelvin); zero assoluto • Mole e numero di Avogadro; collegamento tra peso atomico e massa per mole (livello atomico e molecolare) • Equazione di stato dei gas perfetti • Esercizi applicativi Termologia: calore • Calore e sua misura; differenza tra calore e lavoro meccanico • Calore specifico di una sostanza; capacità termica di un corpo; applicazioni • Potere calorifico. • Coefficiente di conducibilità termica di una sostanza; Propagazione, trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento • Esercizi applicativi. Teoria microscopica della materia: teoria cinetica dei gas • Moto di agitazione molecolare; energia interna di un corpo: energia cinetica microscopica, energia potenziale da legami elettrostatici tra molecole, energia chimica • Pressione di un gas perfetto; calcolo con dimostrazione • Energia cinetica media per molecola; collegamento con la temperatura • Velocità media per molecola; dipendenza dalla natura del gas • Esercizi applicativi.
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Liceo Scientifico Statale “Lorenzo Mossa” 07026 Olbia (SS) - Via Campidano - Tel. 0789-21834 - Fax 0789-22363 info@liceomossa.net - www.liceomossa.net Gli stati di aggregazione della materia: cambiamenti di stato • Premesse sulla struttura della materia; energia interna non soltanto energia cinetica molecolare • Stati di aggregazione della materia; forze intermolecolari nei solidi cristallini e nei liquidi. • Cambiamenti di stato e calori latenti. • Evaporazione; pressione del vapore saturo e ebollizione (coppia pressione-temperatura di ebollizione) • Esercizi applicativi. Primo principio della termodinamica: • Introduzione al modello: stato termodinamico; sistema fisico e ambiente esterno; scambi energetici tra sistema e ambiente; trasformazioni da uno stato di equilibrio ad uno successivo; sistema fisico del cilindro con pistone mobile e sorgenti esterne di calore (ideali); rappresentazione stati termodinamici nel piano (riferimento cartesiano) pressione volume • Energia interna di un gas perfetto come funzione di stato • Trasformazioni quasi statiche e trasformazioni reali • Lavoro termodinamico; calcolo del lavoro compiuto/subito durante una trasformazione • Il primo principio della termodinamica; validità universale (anche fuori del modello); conservazione energia • Relazione fra i calori specifici dei gas perfetti. • Particolari trasformazioni, esempi e applicazioni: isobare, isocore, isoterme e adiabatiche • Esercizi applicativi. Secondo principio della termodinamica e concetto di Entropia • Il verso privilegiato delle trasformazioni di energia; energia termica come energia “degradata” (di minore qualità); trasformazioni spontanee e irreversibili • Macchina termica; definizione e concetto di rendimento; rappresentazione di macchina termica nel piano pressione-volume • L’enunciato di Kelvin del secondo principio della termodinamica • L’enunciato di Clausius e l’irreversibilità; dimostrazione della equivalenza dei due enunciati e conseguenza di una macchina termica costretta ad operare in modo ciclico tra due sorgenti esterne a diversa temperatura • Trasformazione reversibile: definizione e applicazione a macchine termiche ideali • Teorema e ciclo di Carnot; conseguenze sulla possibilità di rendimento delle macchine termiche reali • Il terzo enunciato del principio della termodinamica (rendimento massimo possibile macchina termica) • Funzionamento invertito del ciclo di una macchina termica (macchina frigorifera); suo possibile ideale rendimento • Concetto intuitivo di entropia: trasformazione spontanea verso un nuovo stato di equilibrio più “probabile” • Entropia come tendenza all’aumento del “disordine”; aumentare il livello di energia cinetica microscopica (termica), “agitazione disordinata” • Introduzione al concetto di entropia di Clausius: diseguaglianza di Clausisus, tendenze a trasferire calore verso sorgenti a più bassa temperatura • Introduzione al concetto probabilistico di entropia di Boltzmann: numero di microstati corrispondenti ad un macrostato termodinamico • Esercizi applicativi.
Gli alunni ________________________________________
L’insegnante: prof. Andrea Corigliano ______________________________
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