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Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche

Contenuti Insegnamento: Chimica fisica dei sistemi complessi

Corso di studio: SCIENZE CHIMICHE (D.M. 270/04) (offerta formativa anno 2017)
  • CFU: 6
  • SSD: CHIM/02

Obiettivi formativi

L'obbiettivo del corso è quello di fornire allo studente un'introduzione ai metodi della meccanica statistica di equilibrio e di non equilibrio mostrando il legame esistente tra la descrizione macroscopica (termodinamica) e quella microscopica (atomico-molecolare) di un sistema. Orario di ricevimento: Mercoledì 14-16

Prerequisiti

Elementi di matematica, fisica, chimica e chimica fisica.

Programma del corso

Meccanica statistica di equilibrio per sistemi di particelle non interagenti (9 ore): statistica di Boltzmann, Fermi-Dirac e Bose-Einstein. Applicazioni (7 ore): proprietà del gas ideale e del cristallo atomico perfetto (modelli di Einstein e Debye). Espressione statistica della costante di equilibrio. Teoria delle collisioni per le velocità di reazione. Meccanica statistica di equilibrio per sistemi di particelle interagenti (9 ore): formulazione di Gibbs e il metodo dell'insieme statistico. Proprietà termodinamiche nei vari insiemi statistici: equivalenza fra gli insiemi e teoria delle fluttuazioni. Applicazioni (8 ore): gas reali ed equazione del viriale. Calcolo dei primi coefficienti del viriale dalla funzione di partizione grancanonica. Elementi di Meccanica Statistica di non Equilibrio (12): equazione di Liouville, Langevin e Fokker-Planck. Dinamica browniana

Testi di riferimento

D. A. McQuarrie, Statistical Mechanics, Harper & Collins Ed.

Metodi Didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni svolte prevalentemente alla lavagna.

Verifica dell'apprendimento

Le modalità d'esame consistono in una prova orale di circa un'ora durante la quale al candidato vengono poste tipicamente 3 domande. Il candidato deve dimostrare una buona conoscenza degli argomenti trattati a lezione sia con riferimento a quelli di carattere generale-metodologico sia in relazione a quelli più spiccatamente applicativi discussi nel corso. Si richede inoltre una buona capacità di supportare le argomentazioni esposte con l'appropriato formalismo fisico-matematico utilizzato nelle lezioni. Il conseguimento del massimo punteggio (30/30 e lode) è subordinato a quanto riportato sopra. L'esame si può considerare superato (votazione superiore a 18/30) se, pur deficitario in relazione alla presentazione dei contenuti di carattere applicativo e all'impiego del corretto formalismo per sviluppare gli argomenti, è però almeno positivo in relazione agli aspetti che riguardano i contenuti di carattere generale.

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione Utilizzando gli strumenti della meccanica statistica, nel corso vengono forniti allo studente gli elementi introduttivi per trattare sistemi macroscopici a partire dalle proprietà atomiche e molecolari. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di applicare, in modo autonomo, tali conoscenze a semplici problemi relativi a sistemi macroscopici. Autonomia di giudizio Lo studente dovrebbe acquisire, autonomamente, le competenze necessarie per discutere le connessioni fra il livello di descrizione microscopico e quello macroscopico. Abilità comunicative Lo studente dovrebbe aver maturato la capacità di presentare in modo formalmente corretto gli elementi introduttivi alla meccanica statistica di equilibrio/non-equilibrio. Capacità di apprendimento Lo studente dovrebbe poter identificare i corretti strumenti per approfondire le sue conoscenze nell'ambito meccanico statistico.