Dipartimento di Fisica

Programma

ITALIANO
LE LEGGI DELLA TERMODINAMICA (riepilogo)
Primo e secondo principio della termodinamica. Energie libere. Potenziale chimico.

EQUILIBRI DI FASE
Regola delle fasi. Equazione di Clausius-Clapeyron. Soluzioni diluite ideali. Soluzioni ideali. Diagrammi di fase di sistemi a due componenti.

TERMODINAMICA DELLE REAZIONI
Costanti di equilibrio in fase gassosa ed in soluzione

FENOMENI INTERFACCIALI
Adsobimento. Isoterme di Langmuir e BET. Condensazione capillare. Cenni sulla termodinamica delle interfacce

CINETICA DELLE REAZIONI
Cinetica formale di reazioni omogenee. Determinazione di ordine di reazione e costante di velocità. Dipendenza dalla temperatura. Cinetica di reazioni consecutive e parallele. Cinetica di processi eterogenei.

TERMODINAMICA DEI PROCESSI IRREVERSIBILI
Primo, secondo e terzo postulato di Onsager. Flussi e forze termodinamiche. Trasporto di calore e di materia. Forze termodinamiche per le reazioni chimiche.

DIFFUSIONE
Prima e seconda legge di Fick. Soluzioni dell’equazione di diffusione. Random Walk. Diffusione in metalli, in materiali amorfi e polimerici. Diffusione termica.

PROGETTO
Aspetti cinetici e termodinamici nel funzionamento di celle fotovoltaiche basate su materiali organici.

ENGLISH
BASIC LAWS OF THERMODYNAMICS (review)
First and second low of thermodynamics. Free Energies. Chemical potential.

PHASE EQUILIBRIA
Gibbs phase rule. Clausius-Clapeyron equation. Ideal dilute solutions. Ideal solutions. Phase diagrams of two-component systems.

THERMODYNAMICS OF CHEMICAL REACTIONS
Equilibrium constants of reactions.

INTERFACIAL PHENOMENA
Absorption of gases. Langmuir e BET isotherms. Capillary condensation. Interfacial thermodynamics (hints).

KINETICS OF CHEMICAL REACTIONS
Formal kinetics of homogeneous reactions. Determination of the reaction order and the rate constant. Dependence on temperature. Kinetics of consecutive and parallel reactions. Kinetics of heterogeneous processes.

THERMODYNAMICS OF IRREVERSIBLE PROCESSES
First, second and third Onsager postulates. Fluxes and thermodynamic forces. Transport of heat and matter. Thermodynamic forces for chemical reactions.

DIFFUSION
First and second Fick’s laws. Solutions for the diffusion equation. Random Walk. Diffusion in metals, in amorphous and polymeric materials. Thermal Diffusion.

CASE STUDIES
Thermodynamics and kinetics understanding of photovoltaic cells based on organic materials.

Propedeuticità

ITALIANO
Chimica e fisica elementari; elementi di matematica di base (calcolo differenziale ed integrale, semplici equazioni differenziali)

ENGLISH
Chimica e fisica elementari; elementi di matematica di base (calcolo differenziale ed integrale, semplici equazioni differenziali)

Testi di riferimento

B. S. Bokstein, M. I. Mendelev, D. J. Srolovitz, Thermodynamics and Kinetics in Materials Science, Oxford.
I. N. Levine, Physical Chemistry, McGraw-Hill
P. W. Atkins, Physical Chemistry, Oxford
K. Denbigh, The Principles of Chemical Equilibrium, Cambridge

Modalità di verifica dell'apprendimento

ITALIANO
Due prove scritte, una a metà semestre ed una alla fine. E' possibile sostenere, a scelta dello/a studente/ssa, una ulteriore prova orale dopo aver conosciuto l'esito del secondo scritto.

ENGLISH
Two written tests, one in the middle and one at the end of the semester. The student has the option of an additional oral examination after knowing the results of the second test

Obiettivi formativi

ITALIANO
Comprendere i principali concetti e le principali applicazioni pratiche della termodinamica e della cinetica nella scienza dei materiali

ENGLISH
Understand the basic concepts and the practical applications of thermodynamics and kinetics appropriate for materials science

Note

Lingua d'insegnamento: Italiano
Modalità di erogazione: Frontale
Modalità di frequenza: Obbligatoria
Altro docente coinvolto: Giorgio Celebre (24 ore di esercitazione)
Tipologia di copertura: Contratto retribuito

Commissione d'esame
Presidente Attilio Golemme
Commissari Giorgio Celebre, Giuseppina De Luca, Bruna Clara De Simone, Isabella Nicotera