Insegnamenti e programmi

 

SM/0115 - CHIMICA FISICA I

Anno Accademico ​2021/2022

Docente
SERGIO ​MURGIA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
ITALIANO ​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/58] ​ ​CHIMICA [58/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE648
Obiettivi

Conoscenza e comprensione: lo studente dovrà acquisire le conoscenze sui principi che regolano le condizioni di equilibrio e l’evoluzione dei processi chimici e fisici dei sistemi non reagenti e reagenti. Lo studente dovrà essere in grado di comprendere un quesito in relazione ai principi chimico-fisici trattati.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente sarà in grado di applicare tali principi ai sistemi ideali e reali: equilibri tra le fasi, reazioni chimiche, macchine termiche. Lo studente sarà in grado di applicare la conoscenza nella risoluzione di esercizi numerici utilizzando il corretto formalismo matematico.
Autonomia di giudizio: lo studente dovrà applicare autonomamente le nozioni apprese, ma anche operare in contesti interdisciplinari

Prerequisiti

Conoscenza della Chimica Generale, della Fisica di base e padronanza degli strumenti matematici di base (insegnamento di Istituzioni di Matematica I).

Contenuti

Gas ideali e miscele, pressioni parziali. Gas reali e miscele (Van der Waals, fattore di compressibilità). Variabili critiche, fluidi supercritici. Primo Principio, energia, lavoro, calore, principio conservazione energia, lavoro di espansione, trasformazioni reversibili e irreversibili, energia interna, entalpia, capacità termiche, Cp e Cv. Effetto Joule-Thompson, espansioni isoentalpiche, trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare, isocore. Entalpia standard, di reazione, di formazione e di combustione. Legge di Hess e di Kirchhoff.
Secondo Principio: Dispersione dell’energia, definizione termodinamica e statistica dell’entropia, entropia e disordine, processi reversibili e irreversibili.Distribuzione di Maxwell-Boltzman. Ciclo di Carnot, rendimento di una macchina termica. Terzo principio. Entropia molare standard. Entropia assoluta. Energia Libera: Lavoro massimo, lavoro utile, energia libera di Helmholtz e di Gibbs, dipendenza della funzione di Gibbs da T e P. Fasi e stabilità, equilibri di fase. Diagrammi di stato di un singolo componente (acqua, anidride carbonica, carbonio).
Miscele: Grandezze molari parziali, volume ed energia libera, equazione di Gibbs-Duhem, proprietà di miscelamento (energia libera, volume, entalpia). Proprietà colligative. Sistemi a due e tre componenti. Teoria di Debye Huckel. Celle elettrochimiche e Semireazioni. Tipi di elettrodi. Potenziali di equilibrio. Legge di Nernst. Forza elettromotrice. Celle a concentrazione. Esempi applicativi: accumulatori al Piombo, celle al litio, celle a combustibile.

Metodi Didattici

Lo studente seguirà cicli di lezioni frontali in aula e svolgimento di esercizi numerici sugli argomenti svolti, per un totale di 48 ore (6 CFU). A tale scopo verranno utilizzati strumenti multimediali (computer e proiettore) e strumenti tradizionali (lavagna e gesso). La didattica verrà erogata prevalentemente in presenza, integrata e “aumentata” con strategie online, allo scopo di garantirne la fruizione in modo innovativo e inclusivo, delineando dunque una didattica mista che possa essere fruita nelle aule universitarie ma al contempo anche a distanza.

Verifica dell'apprendimento

Modalità d'esame: 3 prove di verifica intermedie o esame scritto finale.
Descrizione: durante il corso ci saranno 3 prove scritte di verifica intermedie. Ciascuna prova è costituita da domande a risposta aperta e multipla e esercizi numerici, al fine di accertare le conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente agli argomenti trattati. Le prove potranno essere ripetute, sia parzialmente che come unica prova generale, in caso di esiti non sufficienti. Modalità d'esame: 3 prove di verifica intermedie o esame scritto finale, eventualmente orale.
Descrizione: durante il corso ci saranno 3 prove scritte di verifica intermedie. Ciascuna prova è costituita da domande a risposta aperta e multipla e esercizi numerici, al fine di accertare le conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente agli argomenti trattati. Le prove potranno essere ripetute, sia parzialmente che come unica prova generale, in caso di esiti non sufficienti. Sulla base delle condizioni di contesto legate alla pandemia di COVID-19 le prove intermedie potranno essere sostituite da modalità di verifica differenti (ad esempio tesine individuali o di gruppo), colloqui orali, prove scritte a distanza mediante ausili informatici (moodle, Teams, etc.), o completamente eliminate.
Giudizio finale
Il voto finale tiene conto di vari fattori:
a) Qualità delle conoscenze, abilità, competenze possedute e/o manifestate;
b) Modalità espositiva;
c) Qualità relazionali;
d) Qualità personali.

Di conseguenza, il giudizio può essere:
a) Sufficiente (18-20/30)
Il candidato dimostra poche, superficiali nozioni acquisite, molte lacune. Capacità espressive modeste, ma sufficienti a sostenere un dialogo coerente; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di livello elementare; scarsa capacità di sintesi e capacità di espressione grafica stentata; scarsa interazione con il docente durate il colloquio.
b) Discreto (21-23/30)
Il candidato dimostra discreta acquisizione di nozioni, ma scarso approfondimento, poche lacune; capacità espressive piú che sufficienti a sostenere un dialogo coerente; accettabile padronanza del linguaggio scientifico; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di moderata complessità; più che sufficiente capacità di sintesi e capacità di espressione grafica accettabile.
c) Buono (24-26/30)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni piuttosto ampio, moderato approfondimento, con piccole lacune; soddisfacenti capacità espressive e significativa padronanza del linguaggio scientifico; capacità dialogica e spirito critico ben rilevabili; buona capacità di sintesi e capacità di espressione grafica piú che accettabile.
d) Ottimo (27-29/30)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso, ben approfondito, con lacune marginali; notevoli capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; notevole capacità dialogica, buona competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica; elevate capacità di sintesi e di espressione grafica.
e) Eccellente (30/30)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso e approfondito, eventuali lacune irrilevanti; elevate capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; ottima capacità dialogica, spiccata attitudine a effettuare collegamenti tra argomenti diversi; ottima capacità di sintesi e grande dimestichezza con l’espressione grafica.
La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media, e i cui eventuali limiti nozionistici, espressivi, concettuali, logici risultino nel complesso del tutto irrilevanti.

Testi

P.W. Atkins, Chimica Fisica, Ed. Zanichelli

Altre Informazioni

Slide delle lezioni
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