Obiettivi e contenuti del corso

Obiettivo formativo principale Questo corso intende fornire i fondamenti della termodinamica di non-equilibrio sia trattando degli stati nelle vicinanze dell’equilibrio dove si può supporre che esista un legame lineare tra flussi (diffusivi, termici, elettrici, …) e forze che li generano, sia gettando un primo sguardo ai sistemi lontani dall’equilibrio.

Obiettivi formativi metodologici Verranno sviluppate le capacità di modellare, nell’approssimazione lineare tra flussi e forze generalizzate, i processi irreversibili che implichino fenomeni diffusivi, conduttivi anche in mezzi anisotropi, termoelettrici, reazioni chimiche, insieme a tutti gli effetti incrociati associati.

Obiettivi formativi secondari Introduzione alle proprietà generali della produzione di entropia e al ruolo “costruttivo” dei processi irreversibili.

Descrizione degli argomenti trattati

1. Introduzione alla termodinamica di non-equilibrio. Equilibrio locale e produzione locale di entropia; equazioni differenziali di conservazione della massa, per sistemi multicomponenti, e dell’energia; equazioni differenziali di bilancio dell’entropia, il termine di produzione entropica.

2. Il regime lineare nella termodinamica di non-equilibrio. Leggi fenomenologiche lineari. Relazioni di reciprocità di Onsager e il principio di simmetria. Fenomeni termoelettrici, effetto Peltier. Fenomeni termodiffusivi effetto Soret ed effeto Dufour. Conduzione in mezzi isotropi e anisotropi. Introduzione alla trattazione delle irreversibilità nelle reazioni chimiche. Stati stazionari di non-equilibrio: il regime lineare; analisi di casi notevoli; il teorema di minima produzione di entropia, applicazioni significative; variazioni temporali della produzione entropica, stabilità degli stati stazionari.

3. Introduzione alla termodinamica non-lineare. Sistemi in stati lontano dall’equilibrio; stabilità degli stati stazionari di non-equilibrio: caso generale. Strutture dissipative: il ruolo costruttivo dei processi irreversibili; perdita di stabilità e rottura della simmetria; cenno alle oscillazioni chimiche (la reazione di Belousov-Zhabotinsky) e alle strutture dissipative spaziali.

Modalità didattiche. L’insegnamento è organizzato in lezioni e laboratori la cui frequenza non è obbligatoria. Nei laboratori, in parte sperimentali e in parte informatici, verranno eseguite alcune esperienze notevoli.

Modalità di verifica. La verifica della preparazione avviene mediante esame orale che inizia dalla discussione di un elaborato, se presente, sul tema di un laboratorio.

 Precedenze:

Consigliate: Fisica Tecnica

 Tabella delle propedeuticità