CHIMICA FISICA I

Come da programma dell’insegnamento, gli studenti acquisiranno una dettagliata conoscenza di base della Termodinamica Chimica di equilibrio, che è fondamentale in molte aree della Chimica e anche in altre discipline scientifiche. Gli studenti alla fine del corso avranno una conoscenza dettagliata dei gas reali, dei diagrammi di fase, dei Principi ed applicazioni della Termodinamica ai sistemi chimici quali il calore e l’energia associati alle trasformazioni di fase e alle reazioni chimiche, delle soluzioni ideali e reali. Gli studenti acquisiranno la capacità di risolvere una varietà di problemi numerici sugli argomenti del corso, saranno in grado di individuare i parametri chimici e fisici di riferimento e di descrivere e schematizzare il processo sotto studio.
Inoltre, in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce ad acquisire le seguenti competenze:
-Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): acquisire conoscenze sulle leggi e le grandezze termodinamiche fondamentali nonché sulla termodinamica chimica di equilibrio e sulla cinetica chimica.
-Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding): applicazione delle conoscenze termodinamiche acquisite alle trasformazioni chimico fisiche di sistemi reali.
-Autonomia di giudizio (making judgements): individuare, raccogliere, organizzare ed interpretare i dati relativi alle grandezze chimico-fisiche che caratterizzano un sistema termodinamico e di descriverne e schematizzarne le trasformazioni, capacità di ragionamento critico.
-Abilità comunicative (communication skills): capacità di esporre sia in forma scritta che in forma orale, con proprietà di linguaggio scientifico, i concetti acquisiti durante il corso
-Capacità di apprendere (learning skills): aver sviluppato le competenze necessarie per applicare i concetti appresi con un alto grado di autonomia a processi e trasformazioni di sistemi reali. 

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche

Per affrontare i contenuti dell’insegnamento e svolgere gli esercizi proposti in aula, è indispensabile che lo studente abbia seguito tutti i corsi di Chimica, Matematica e Fisica del primo anno.

Non obbligatoria ma fortemente consigliata

Introduzione al corso e generalità: Sistemi termodinamici, funzioni di stato, grandezze parziali molari. Forze intermolecolari. Equazioni di stato di sistemi in fase gassosa e condensata. Equazione di van der Waals, stato critico, principio degli stati corrispondenti e valutazione del fattore di compressibilità di gas reali puri e in miscela. Calore; lavoro.

1° Principio della Termodinamica: Esperienze di Joule. Energia interna; entalpia. Capacità termiche a volume e pressione costante. Pressione interna. Processi isotermi e adiabatici reversibili e irreversibili. Termochimica: leggi,calorimetria. Entalpia e Bilanci termici.

2° Principio della Termodinamica: Entropia. Ciclo e teorema di Carnot. Diseguaglianza di Clausius. Entropia come criterio di spontaneità e di equilibrio. Funzioni ausiliarie: funzioni di lavoro ed energia libera. Condizioni di equilibrio in sistemi chiusi: equazione di Gibbs-Helmholtz. Relazioni termodinamiche fondamentali ed equazioni termodinamiche di stato. Potenziale chimico. Equazione di Gibbs-Duhem.

3° Principio della Termodinamica. Comportamento della materia in prossimità dello zero assoluto. Entropie assolute e loro utilizzazione.

Applicazioni dei principi della Termodinamica: Sistemi gassosi perfetti e reali: potenziale chimico, fugacità, coefficienti di fugacità.

Sistemi polifase: deduzione termodinamica della regola delle fasi, equazione di Clausius-Clapeyron; leggi di Raoult e di Henry; equazione di Margules-Duhem. Potenziale chimico e convenzioni sugli stati standard nelle soluzioni. Diagrammi di fase.

Termochimica: entalpia, calori di reazioni e trasformazioni chimiche.

Concetti di cinetica chimica

Lo studente è libero di scegliere qualunque libro di testo.

Testi consigliati:

1. CHIMICA FISICA Peter William Atkins Julio de Paula, Zanichelli

2. CHIMICA FISICA  un approccio molecolare Donald A McQuarrie John D Simon, Zanichelli

3.Esercizi Di Chimica Fisica, Alberto Gambi Zanichelli

Orale

Legge di distribuzione di Boltzmann nella teoria cinetica dei gas

Calcolo delle variazioni di energia libera, entalpia ed entropia nelle trasformazioni chimiche e fisiche

Calcolo del lavoro di espansione in una trasformazione isoterma e adiabatica reversibile e irreversibile