Conoscenze e competenze acquisite nei corsi di Fisica Generale I e II modulo A e di Analisi: cinematica, dinamica newtoniana, teoria della gravitazione; campi elettrico e magnetico indipendenti dal tempo (elettrostatica e magnetostatica), integrali ed equazioni differenziali.

Il corso ha come obiettivo principale l’acquisizione di conoscenze e competenze di Termodinamica e di Elettromagnetismo (per campi variabili nel tempo) che completano la preparazione di base di Fisica Classica.

Conoscenze e comprensione.

Acquisire una solida preparazione con un ampio spettro di conoscenze sia della Termodinamica classica che della Teoria di Maxwell del campo elettromagnetico.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione:

• essere in grado di produrre dimostrazioni delle principali leggi fisiche studiate
• essere in grado di analizzare semplici problemi di fisica, in modo da individuare i fenomeni in atto, formalizzare e risolvere le equazioni che li descrivono
• essere in grado di comprendere in modo autonomo testi di Fisica Classica anche di livello avanzato

Autonomia di giudizio.

L’esposizione dei contenuti e delle argomentazioni sarà svolta in modo da migliorare la capacità dello studente di identificare gli elementi rilevanti per l'analisi di situazioni e problemi in contesti fisici. L'autonomia di giudizio raggiunta sarà verificata durante la prova d’esame.

Abilità comunicative.

La presentazione degli argomenti sarà svolta in modo da consentire l’acquisizione di una buona capacità di comunicare problemi, idee e soluzioni riguardanti la Fisica Classica con esperti di altri settori e di formalizzare situazioni di interesse applicativo.

Capacità di apprendimento.

Saranno indicati argomenti da approfondire, strettamente correlati con l’insegnamento, allo scopo di

• stimolare la capacità di apprendimento autonomo dello studente
• individuare le conoscenze da acquisire per la soluzione di un problema
• proseguire gli studi in modo autonomo
• adattarsi a nuove problematiche.

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

L'esame prevede due prove secondo le modalità di seguito indicate:

(1) una prova scritta finalizzata ad una verifica della capacità di applicare le nozioni teoriche alla risoluzione di tipici problemi di elettromagnetismo e termodinamica. La prova, della durata massima di 2 h, consiste nello svolgimento di alcuni semplici problemi.

   Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on-line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

   L'esito della prova scritta non pregiudica l’ammissione alla prova orale; tuttavia, si sconsiglia di sostenere la prova orale in caso di votazione inferiore a 16/30; lo studente ha, in ogni caso, la facoltà di rinunciare alla votazione conseguita e a ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta in un appello successivo.

   La validità della prova scritta si estende ai due appelli immediatamente successivi a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Marzo-Aprile 2023 ed ottobre-Novembre 2023): l'eventuale verbalizzazione dell'esame superato avverrà, di conseguenza, in occasione del primo appello utile allo scopo.

(2) una prova orale, finalizzata ad una verifica della conoscenza delle nozioni teoriche dell'insegnamento. Per coloro che avranno ottenuto una votazione inferiore a 18/30 nella prova scritta, la prova orale si svolgerà in forma ‘compensativa’ della prova scritta, ovvero, prevederà lo svolgimento preliminare di semplici esercizi assegnati sul momento dal docente; successivamente, la prova riguarderà la verifica dei contenuti teorici.

Non sono previste prove d’esame intermedie (‘’esoneri’’)

Elettromagnetismo (22 ore)

Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo (10h):

legge di Faraday, origine della forza elettromotrice indotta, autoinduzione e mutua induzione, energia magnetica, corrente di spostamento, equazioni di Maxwell.

Circuiti in corrente alternata (4h):

circuito RLC alimentato da un generatore a corrente alternata; equazione differenziale per il circuito; metodo dei numeri complessi; potenza media erogata e dissipata.

Onde elettromagnetiche (4h):

conservazione dell'energia del campo elettromagnetico, vettore di Poynting; equazioni di Maxwell, equazione di D'Alembert; onde piane; onde monocromatiche; onde sferiche; polarizzazione.

Interferenza (4h):

interferenza di onde elettromagnetiche; esperimento di Young; interferometro di Michelson & Morley

Termodinamica (20 ore)

I principio della termodinamica (2h):

sistemi e stati termodinamici, equilibrio, sistemi adiabatici, energia interna, trasformazioni, lavoro e calore, trasformazioni adiabatiche, reversibilità e irreversibilità.

Calorimetria (2h):

calori specifici, trasmissione del calore, dilatazione termica

Gas ideali (4h):

leggi dei gas; equazione di stato dei gas ideali, trasformazioni di un gas e lavoro, calori specifici dei gas, energia interna del gas ideale, relazione di Mayer,

Studio di alcune trasformazioni termodinamiche (4h):

adiabatiche, isoterme, isocore, isobare ed entalpia, ciclo di Carnot, ciclo Stirling, Otto, Diesel, cicli frigoriferi

Gas reali (2h):

energia interna, teoria cinetica e calcolo della pressione, equipartizione dell’energia

II principio della termodinamica (3h):

enunciato di Kelvin-Planck , enunciato di Clausius, teorema di Carnot, teorema di Clausius

Entropia (3h):

definizione, diagrammi TS, principio dell’aumento dell’entropia, calcolo di variazioni di entropia, entropia del gas ideale, energia utilizzabile, entropia e probabilità

Termodinamica:   Fisica Vol I , autori:   Mazzoldi. Nigro, Voci

Elettromagnetismo:  Fisica Vol II, autori:   Mazzoldi. Nigro, Voci