LA TEMPERATURA T
unità di misura pratiche
gradi Celsius o centigradi
°C
gradi Fahrenheit
°F
si misura in in
con il
TERMOMETRO
formule di conversione
T T F
T T
° °
° °
° °
°
° °
°
C F
F c
C F
F F
C ⴝ
ⴝ ⴙ
( –32 )100 180
32 180
100
formule di conversione
T T
T T
° K
° C
K c
ⴝ
ⴝ ⴙ
– ,
, 273 15
273 15
basato su
PROPRIETÀ TERMOMETRICHE
Proprietà della materia che cambiano regolarmente
con la temperatura
PRINCIPIO ZERO DELLA TERMODINAMICA
Se il corpo A è in equilibrio termico con il corpo B e il corpo B è in equilibrio termico con il corpo C, allora il corpo A e il corpo C sono in equilibrio termico tra loro
unità di misura ufficiale
gradi Kelvin K
EQUILIBRIO TERMICO
Due corpi in contatto termico sono in equilibrio termico
quando hanno la stessa temperatura
LA TEMPERATURA
1
PROPRIETÀ TERMOMETRICHE della materia
DILATAZIONE TERMICA NEI SOLIDI
ΔS ⴝ σ S0 ΔT
dilatazione superficiale
σ
coefficiente di dilatazione superficiale
DV ⴝ α V0 DT
dilatazione volumica
α
coefficiente di dilatazione volumica
Δᐍ ⴝ λᐍ0ΔT
dilatazione lineare
λ
coefficiente di dilatazione lineare
unità di misura
K–1
σ == 2 λ
α == 3 λ relazioni approssimative
DILATAZIONE TERMICA NEI LIQUIDI
DV ⴝ α V0 DT
dilatazione volumica
unità di misura
K–1
αsolidi ⬍ αliquidi
α
coefficiente di dilatazione volumica
EQUAZIONE DI STATO
DEI GAS PERFETTI pVT ⴝcostante
un gas che si comporta secondo la legge di Boyle e la prima e la seconda legge di Gay-Lussac
è detto gas perfetto
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI GAY-LUSSAC
V
T ⴝcostante se p ⴝ costante
SECONDA LEGGE DI GAY-LUSSAC
LEGGE DI BOYLE pV ⴝ costante se T ⴝ costante trasformazioni isoterme
trasformazioni isobare
p
T ⴝcostante se V ⴝ costante trasformazioni isocore
DV ⴝ α V0 DT α ⴝ 1 ⴚ
273 15
1
, K
per tutti i gas αsolidi ⬍ αliquidi ⬍ αgas
NON È UNA SOSTANZA MATERIALE FLUIDA
IL CALORE Q
si misura in joule J
è equivalente al LAVORO
DA UN CORPO A TEMPERATURA
MAGGIORE A UN CORPO A TEMPERATURA
MINORE È UNA MODALITÀ DI TRASFERIMENTO
DELL’ENERGIA
pareti isolanti termometro
con il mulinello di Joule si calcola che
così come
una quantità di calore di 4186 J
innalza di 1 K la temperatura di 1 kg di acqua una quantità di lavoro
pari a 4186 J innalza di 1 K la temperatura di 1 kg di acqua
4,186 J sono equivalenti a 1 cal
IL CALORE
2
LA CAPACITÀ TERMICA C ⴝ mc
IL CALORE SPECIFICO c
di un corpo è equivalente all’energia necessaria a
innalzare di 1 K la temperatura
del corpo
di una sostanza è equivalente all’energia necessaria
a innalzare di 1 K la temperatura di 1 kg
di tale sostanza
si determina con il calorimetro
si misura in J/K si misura in J/kg ⭈ K
quando tra due punti dello spazio c’è una DIFFERENZA DI TEMPERATURA l’energia si trasferisce da un punto all’altro
CONVEZIONE è il meccanismo
di trasporto dell’energia da un punto all’altro
dello spazio con trasporto di materia
per mezzo della
AVVIENE NEI FLUIDI
PROPAGAZIONE DEL CALORE
CONDUZIONE è il meccanismo
di trasporto dell’energia da un punto all’altro
dello spazio senza spostamento di materia
IRRAGGIAMENTO è il meccanismo
di trasporto dell’energia da un punto all’altro dello spazio attraverso
la materia e il vuoto
È PREVALENTE NEI SOLIDI
AVVIENE ANCHE NEL VUOTO
LA MATERIA È FATTA DI PICCOLE PARTICELLE
che
SI MUOVONO CONTINUAMENTE INTERAGISCONO FRA LORO
tendono ad allontanarsi si attraggono reciprocamente
AGITAZIONE TERMICA COESIONE
definiscono gli
in base alle interazioni
e alla disposizione delle particelle nello spazio
STATI DI AGGREGAZIONE
SOLIDI
hanno volume e forma definiti
le particelle microscopiche occupano posizioni
ben definite
LIQUIDI
hanno volume definito, ma la forma dipende dal recipiente che li contiene
le particelle microscopiche possono muoversi le une rispetto alle altre pur rimanendo vicine tra loro
AERIFORMI
non hanno né volume né forma definiti, ma tendono
a occupare tutto lo spazio a disposizione
le particelle microscopiche si muovono liberamente
I PASSAGGI DI STATO
3
È UNA NETTA TRANSIZIONE FRA UNO STATO DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA E UN ALTRO
si misura in J/kg UN PASSAGGIO DI STATO
sublimazione brinament
λs o fusione
solidificazione λf
condensazione vaporizzazione
λv LIQUIDO
AERIFORME
SOLIDO
ⴝ
evaporazione ⴙ ebollizione
AVVIENE A UNA TEMPERATURA FISSATA CHE DIPENDE DALLA PRESSIONE ESTERNA AVVIENE A QUALSIASI TEMPERATURA
⌬E ⴝ ⴞλm IL CALORE LATENTE ⴞλ
per ogni passaggio di stato è equivalente alla quantità di energia necessaria a 1 kg di sostanza
per compiere la transizione a temperatura costante il DIAGRAMMA DI STATO di una sostanza è un grafico
in cui sono riportati i valori di pressione e temperatura per i quali
avvengono i passaggi di stato puntocritico
acqua p
T punto
triplo solido liquido
aeriforme
punto triplo: valori di pressione e temperatura per i quali c’è equilibrio dinamico tra gli stati solido-liquido-aeriforme punto critico: valori di pressione e temperatura
che delimitano l’esistenza dello stato liquido
IL MODELLO MICROSCOPICO IDEALE RIPRODUCE MOLTI FENOMENI MACROSCOPICI REALI SE IL GAS È MOLTO RAREFATTO
IPOTESI sulle particelle
sono molto numerose
CONDIZIONI l’ordine di grandezza
del numero di particelle in un volume macroscopico
è circa 1023
IN UNA MOLE DI SOSTANZA CI SONO
6,022 ⴛ 1023 PARTICELLE DI QUELLA SOSTANZA
compiono urti elastici
sono conservate l’energia e la quantità di moto
NAⴝ 6,022 ⴛ 1023 NUMERO DI AVOGADRO
fra un urto e l’altro si muovono di moto
rettilineo uniforme
si possono trascurare le interazioni
a distanza
non ci sono direzioni privilegiate
le particelle si muovono in modo casuale MODELLO MICROSCOPICO
PER IL GAS PERFETTO
basato sull’ipotesi atomica e molecolare della materia
LA TEORIA CINETICA DEI GAS
4
PROPRIETÀ MACROSCOPICHE
DESCRITTE ATTRAVERSO IL MODELLO MICROSCOPICO
la temperatura T di un gas è una misura di quanto velocemente si muovono le particelle
TEMPERATURA
VELOCITÀ QUADRATICA MEDIA
v N vx vy vz
i N
qm = 1
∑
=1(
i2 + i2 + i2)
è la radice quadrata del valor medio dei moduli
quadrati delle velocità delle singole particelle la pressione p
esercitata da un gas sulle pareti del recipiente è
dovuta agli urti delle particelle sulle pareti stesse
PRESSIONE
TEMPERATURA Ec= 3k TB
2
la temperatura assoluta di un gas perfetto
è direttamente proporzionale all’energia cinetica media
delle particelle
PRESSIONE
E V
N p
c =3 2
pⴝ 1 v 3
ρ qm2
T = k1 mv 3
2 B
qm
ENERGIA CINETICA MEDIA Ec = 1mvqm
2
2
kBⴝ 1,38 ⴛ 10–23 J/K COSTANTE DI BOLTZMANN
EQUILIBRIO TERMICO EQUILIBRIO MECCANICO EQUILIBRIO CHIMICO
APERTO:
scambia energia e materia con l’ambiente
LA SUA ENERGIA INTERNA VARIA SE UN SISTEMA TERMODINAMICO
SCAMBIA ENERGIA CON L’AMBIENTE
CHIUSO:
scambia energia con l’ambiente
ΔU ⴝ Q ⴚ L
PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA:
LA VARIAZIONE DI ENERGIA INTERNA DI UN SISTEMA È PARI
ALL’ENERGIA SCAMBIATA CON L’AMBIENTE IN FORMA
DI CALORE O DI LAVORO ISOLATO:
non scambia né energia né materia con l’ambiente
LA SUA ENERGIA INTERNA È COSTANTE
SE UN SISTEMA TERMODINAMICO NON SCAMBIA ENERGIA
CON L’AMBIENTE
I VALORI DI PRESSIONE, VOLUME, TEMPERATURA E NUMERO DI MOLI SONO COSTANTI E UGUALI PER OGNI PUNTO DEL SISTEMA SE UN SISTEMA È IN EQUILIBRIO
TERMODINAMICO
definiscono è definito da un insieme
di valori delle
p, V, T
VARIABILI DI STATO
LO STATO TERMODINAMICO
p
V 0
stato
è rappresentato da un punto sul piano p-V
IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
5
una FUNZIONE DI STATO è una grandezza fisica che dipende solo dalle variabili di stato
avviene una
DA UNO STATO
DI EQUILIBRIO TERMODINAMICO A
A UNO STATO
DI EQUILIBRIO TERMODINAMICO B
TRASFORMAZIONE TERMODINAMICA
IDEALE
è una successione di infiniti stati di equilibrio
p
V 0
A
B
è rappresentata da una curva sul piano
p-V
QUASI-STATICA è una successione di un numero elevato
di stati di equilibrio
REALE
è approssimata con una trasformazione ideale
se è quasi-statica
p
V 0
A
B
non si può
rappresentare sul piano p-V
L’ENERGIA INTERNA di un gas perfetto è una FUNZIONE DI STATO
U nRT pV U
=3 2
2
=3
IL LAVORO TERMODINAMICO non è
una funzione di stato
è equivalente all’area sottesa
alla curva che rappresenta la trasformazione
sul piano p-V
p
V 0
A
B
L
opera fra due diverse temperature T2 ⬎ T1
CALORE Q2
secondo Kelvin
è impossibile realizzare una trasformazione termodinamica il cui unico risultato sia quello di assorbire una quantità di calore
da una sola sorgente termica e convertirlo integralmente in lavoro
UNA MACCHINA TERMICA converte
LAVORO L + CALORE Q1
Q2 ⴝ L ⴙ Q1
in
IL RENDIMENTO DI UNA MACCHINA TERMICA
non è mai superiore al rendimento di una macchina termica ideale che operi fra le stesse temperature
T1 e T2
MACCHINA IDEALE DI CARNOT:
compie cicli reversibili di Carnot
È DEFINITO COME η = L
Q2
RAPPORTO FRA LAVORO E CALORE ASSORBITO
η = −1 1
2
Q Q
p
0 D A
B
C V T1
T2
η η≤ rev= −1 1
2
T T
secondo Clausius
è impossibile realizzare una trasformazione termodinamica il cui unico risultato sia quello di trasferire una quantità di calore
da un corpo a temperatura minore a un corpo a temperatura maggiore
SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
sono equivalenti
T1 T2
L
Q1
Q2 M
T1 L
T2
Q2 M M M
2 2 M M
IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
6
cioè
L’ENTROPIA S
si misura in J/K di un sistema isolato
è sempre non decrescente
ΔS ⱖ 0
è una funzione di stato
ΔS S S Q
i T
i i r
= − = ⎛
⎝⎜⎜ ⎞
⎠⎟⎟
∑
→( )B ( )A
A B
la variazione di entropia dipende solo dagli stati iniziale A e finale B
della trasformazione
ASIMMETRIA della natura rispetto all’inversione del tempo
L’ENTROPIA DELL’UNIVERSO È SEMPRE CRESCENTE
L’ENERGIA DELL’UNIVERSO
SI CONSERVA E SI DISPERDE
INTERPRETAZIONE MICROSCOPICA
ai quali corrispondono MICROSTATI PIÙ NUMEROSI
L’ENTROPIA DI UNO STATO A
DIPENDE DAL NUMERO DI MICROSTATI W(A) CHE LO CARATTERIZZANO
kBⴝ 1,38 × 10–23 costante di Boltzmann S(A) ⴝ kB⭈ ln W(A)
Un sistema evolve sempre verso stati termodinamici più probabili
UN’ONDA È VARIAZIONE
DI UNA GRANDEZZA FISICA RISPETTO A UNA SITUAZIONE
DI EQUILIBRIO
CHE SI PROPAGA UNA PERTURBAZIONE
DA UNA SORGENTE A UN RIVELATORE
→v perturbazione
velocità
ONDE TRASVERSALI
LA PERTURBAZIONE È PERPENDICOLARE
ALLA DIREZIONE DI PROPAGAZIONE
perturbazione
propagazione
ONDE LONGITUDINALI
LA PERTURBAZIONE È PARALLELA ALLA DIREZIONE DI PROPAGAZIONE
perturbazione
propagazione
se due o più onde incidono nello stesso istante in un punto dello spazio,
le perturbazioni relative si sommano
algebricamente
possiamo scomporre un’onda complicata nella somma di onde più semplici che, sovrapposte, riproducono l’onda di partenza
le ampiezze si sommano l’una all’altra
le ampiezze si sottraggono l’una all’altra
PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE
LE ONDE
7
ONDE PERIODICHE LE CARATTERISTICHE SI RIPETONO NELLO SPAZIO A INTERVALLI
DI TEMPO COSTANTI
perturbazione
0
periodo
ampiezza
tempo
GRANDEZZA DEFINIZIONE UNITÀ DI MISURA
periodo T è l’intervallo di tempo più piccolo dopo il quale la perturbazione si ripete
s
frequenza ν è il numero di oscillazioni complete in un secondo
νⴝ 1 T
Hz ⴝ s–1
lunghezza d’onda λ è la distanza percorsa dall’onda in un periodo con velocità v
λ ⴝ vT
m
COMPORTAMENTI CARATTERISTICI DELLE ONDE
INTERFERENZA
COSTRUTTIVA: onde in fase:
le ampiezze si sommano
DISTRUTTIVA: onde in opposizione di fase:
le ampiezze si sottraggono
è conseguenza del principio di sovrapposizione
DIFFRAZIONE IN PRESENZA DI UN OSTACOLO L’ONDA NON SI PROPAGA IN LINEA RETTA MA RAGGIUNGE ZONE ALTRIMENTI IN OMBRA
la PERTURBAZIONE oscilla nel tempo senza propagarsi nello spazio ONDE STAZIONARIE
derivano dall’interferenza di un’onda progressiva e dell’onda regressiva riflessa
NEL VUOTO
LE EQUAZIONI DI MAXWELL DECRIVONO IL CAMPO ELETTROMAGNETICO
LE CARICHE ELETTRICHE SONO LE SORGENTI DEL CAMPO ELETTRICO
Φ( )I B ⴝ0
1 ⴙ ⴚ
le linee di forza del campo elettrico
sono aperte e hanno origine nelle
cariche elettriche Φ( )I
E ⴝQ ε0 Teorema di Gauss
UN CAMPO MAGNETICO VARIABILE GENERA UN CAMPO ELETTRICO INDOTTO NON CONSERVATIVO 2
B→ B→
E→
冷B→冷 aumenta
E→
冷B→冷 diminuisce
le linee di forza del campo elettrico
indotto formano linee chiuse intorno al campo
magnetico
C E B
( ) ( )t ⴝ⫺ ΔΦ
Δ Legge di Faraday- Neumann-
Lenz
NON ESISTONO MONOPOLI MAGNETICI ISOLATI
3 N S
le linee di forza del campo magnetico sono
linee chiuse Φ( )I
B ⴝ0 Teorema di Gauss per il campo
magnetico
UN CAMPO ELETTRICO VARIABILE GENERA UN CAMPO MAGNETICO 4
E→
E→
B→
冷E→冷 aumenta
B→
冷E→冷 diminuisce
le linee di forza del campo magnetico indotto formano
linee chiuse intorno al campo
elettrico
C B i E
( )I ( )tI ⴝμ0⎛ +ε
⎝⎜⎜ ⎞
⎠⎟⎟
ΔΦ Δ Legge di Ampère-
Maxwell
LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
8
LA LUCE È UN’ONDA ELETTROMAGNETICA
vⴝ ⴝc 1 ⴝ
3 00 10
0 0
8
ε μ , × m/s
LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
si propagano
a VELOCITÀ COSTANTE v ⴝ 1
0 0
ε μ
onde radio microonde infrarossi luce visibile ultravioletti raggi X raggi γ
c = λν
è l’insieme di tutte le possibili frequenze o lunghezze d’onda delle onde elettromagnetiche
LO SPETTRO ELETTROMAGNETIC0
aumenta la frequenza ν
aumenta
la lunghezza d’onda λ sono ONDE TRASVERSALI
campo elettrico e campo magnetico sono perpendicolari fra loro
B→
E→
k→ 0
direzione di propagazione
sono generate da CARICHE ELETTRICHE
OSCILLANTI
ⴙ
LA LUCE
SPETTRO VISIBILE
è l’insieme delle lunghezze d’onda λ delle onde elettromagnetiche comprese fra 380 nm e 760 nm È UN’ONDA ELETTROMAGNETICA
VISIBILE
c λν
si propaga nel vuoto con velocità c 3,00 108 m/s
a ogni colore corrisponde un intervallo di lunghezze d’onda
dello spettro visibile
VISIONE DEI CORPI
sono sorgenti di luce LUMINOSI
emettono luce che viene percepita direttamente
dai nostri occhi
CORPI TRASPARENTI lasciano passare
tutta la luce che li attraversa ILLUMINATI
diffondono la luce proveniente
da un corpo luminoso, che viene poi percepita dai nostri occhi
generano un’ombra, cioè un’area non illuminata
in posizione opposta rispetto
alla sorgente CORPI OPACHI
assorbono tutta la luce che li investe
LA LUCE
9
COMPORTAMENTO ONDULATORIO DELLA LUCE
艎2
艎1
Condizioni
ZONE SCURE ᐉ ᐉ2 1 2 1
− =( n+ )2λ ZONE CHIARE
ᐍ2 ᐍ1 nλ
FIGURA DI INTERFERENZA è una conseguenza
del principio di sovrapposizione
ESPERIMENTO DI YOUNG
con due fenditure investite da un’onda luminosa di lunghezza d’onda λ
INTERFERENZA
in presenza di un ostacolo
la luce non si propaga
in linea retta
nell’attraversare una stretta fenditura la luce invece di propagarsi si espande
illuminando una zona più ampia DIFFRAZIONE
MASSIMO LUMINOSO CENTRALE
è tanto più ampio quanto più è stretta la fenditura
LEGGE DI WIEN
LEGGE DI RAYLEIGH-JEANS PROBLEMA DELLA FISICA
CLASSICA
soluzioni proposte
PROBLEMA DEL CORPO NERO
è un corpo che assorbe tutte le frequenze della radiazione incidente
legge di Planck legge di Rayleigh-Jeans
legge di Wien intensità
della radiazione
lunghezza d’onda 0
CLASSICHE
RIPRODUCE MOLTO BENE IL COMPORTAMENTO SPERIMENTALE
è basata sul
LEGGE DI PLANCK NON CLASSICHE
PROBABILITÀ QUANTIZZAZIONE l’energia
è distribuita statisticamente tra gli oscillatori
l’energia degli oscillatori varia per multipli
interi di hν
cavità con oscillatori hertziani con ENERGIA QUANTIZZATA
εn nhν
h 6,626 × 10–34 J⭈s QUANTI DI ENERGIA
QUANTIZZAZIONE DELLA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA
L’EMISSIONE DI ELETTRONI DIPENDE DALLA FREQUENZA DELLA RADIAZIONE INCIDENTE E NON DIPENDE DALLA SUA INTENSITÀ
E hν l’energia della radiazione elettromgnetica è composta da piccoli quanti indivisibili detti FOTONI
SPIEGA L’EFFETTO FOTOELETTRICO
l’emissione di elettroni da parte di un metallo colpito da radiazione elettromagnetica MODELLO DEL CORPO NERO
− +
− +
+ − + −
− +
2
444444
1
2
3 4
5
LA FISICA QUANTISTICA
10
ATOMO SEMICLASSICO ¤ IDROGENO QUANTIZZAZIONE
DELL’ENERGIA
E
n13 6n
2
, eV il numero quantico principale determina l’energia degli elettroni
QUANTIZZAZIONE
DELL’ORBITA
r
n( ,5 3 10×
−11m)n2 il numero quantico principale determina l’orbita permessa QUANTIZZAZIONEDEL MOMENTO ANGOLARE
L
nnh 2πil momento angolare
di un elettrone può avere solo valori discreti
si spiegano gli spettri
atomici l’elettrone ruota
intorno al nucleo senza perdere
energia n ⫽ 1
nucleo n ⫽ 2n ⫽ 3
n ⫽ 4 livelli energetici
CONCETTI IMPORTANTI DELLA FISICA QUANTISTICA
le leggi della fisica quantistica non sono deterministiche la probabilità di osservare una particella
in un punto è proporzionale a 冷ψ冷2 PROBABILITÀ
LA FUNZIONE D’ONDA RAPPRESENTA UN STATO QUANTISTICO DEL SISTEMA FUNZIONE
D’ONDA ψ
a ogni particella con quantità di moto p
è associata una lunghezza d’onda λ h p LUNGHEZZA D’ONDA
DI DE BROGLIE
istante per istante non si può definire con certezza quali siano la posizione e la quantità di moto di una particella
Δ Δx⋅ p≥ ? 2 PRINCIPIO DI
INDETERMINAZIONE
il comportamento corpuscolare e quello ondulatorio delle particelle quantistiche si escludono a vicenda PRINCIPIO DI
COMPLEMENTARITÀ
il generico stato quantistico ψ di un sistema è dato istante per istante dalla sovrapposizione
di autostati ψ1, ψ2, ...
ψ=c1ψ1+c2ψ2+...
PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE
formati da
LA MATERIA È FATTA DI ATOMI
ELETTRONI carica negativa
GLI ELETTRONI interagiscono
fra loro per mezzo della
INTERAZIONE ELETTROMAGNETICA
L’ATOMO
NUCLEO carica positiva
sono
PARTICELLE ELEMENTARI
formato da
non sono divisibili
sono identici l’uno all’altro
PROTONI carica positiva
NEUTRONI neutri
non sono particelle elementari
sono formati da
up down
u d
sono
PARTICELLE ELEMENTARI QUARK
interagiscono fra loro per mezzo della INTERAZIONE FORTE
È LA FUNZIONE D’ONDA DEGLI ELETTRONI ORBITALE
Anumero di massaⴝ Znumero atomico ⴙ Nnumero di neutroni protone
u u d u u u
neutrone u
d u d u u
perché
nucleo
(neutroni ⫹ protoni)
orbitali
LA MATERIA
11
l’INTERAZIONE DEBOLE è responsabile del decadimento β IL NUCLEO
IL DECADIMENTO RADIOATTIVO
è un processo statistico
VITA MEDIA N t N e
t
( )ⴝ 0 −τ
numero dei nuclei non decaduti
numero iniziale di nuclei
l’INTERAZIONE FORTE è responsabile del decadimento α
cambia il numero di protoni nel nucleo DECADIMENTO β
particella beta

Co-60 Ni-60
particella alfa (nucleo di elio)
24He⫹⫹
Th-234 U-238
DECADIMENTO α
l’INTERAZIONE ELETTROMAGNETICA
è responsabile del decadimento γ
non cambia il numero di protoni nel nucleo
raggi gamma particella beta
 ␥
Co-60 Ni-60
DECADIMENTO γ
OLTRE L’ATOMO
charmc t u top
up
stranges b
bottom downd
neutrinomuon
neutrinotau
e electron neutrino
muon tau
photon␥
Z0
Z boson W boson gluong
electrone
leptoniquark
tre generazioni della materia (fermioni)
bosoni
Wⴞ
III II
MODELLO I
STANDARD le particelle
materiali (FERMIONI) interagiscono fra loro scambiandosi
particelle virtuali (BOSONI)
MATERIA ORDINARIA
particelle che si trovano nei raggi cosmici e
negli esperimenti negli acceleratori
di particelle REAZIONI NUCLEARI
FISSIONE: un nucleo pesante cattura un elettrone e si divide in 2 o più nuclei più piccoli
FUSIONE: nuclei leggeri si uniscono formando un nucleo di massa maggiore
energia en e e e ennneeeer
2H
3H 4
He ⫹ energia n ⫹ 14,1 MeV energia
235U 93Rb
140Cs n
n
n
sono caratterizzate da
LE STELLE
LUMINOSITÀ magnitudine apparente
m m L
= − ⎛L
⎝⎜⎜ ⎞
⎠⎟⎟
0
0
2 5, log L ⴝ luminosità
m0 e L0 valori di riferimento
è un ammasso di materia allo stato di si misura in parsec
(pc)
1 pc ⴝ 3,09 ⴛ 1016 m
DISTANZA COLORE
CLASSI SPETTRALI
dipende dalla temperatura
superficiale della stella
PIÙ CALDE
PIÙ FREDDE
UNA STELLA PLASMA
gas ionizzato globalmente neutro,
costituito da atomi, elettroni, ioni è lo stato della
materia abbondante nell’UNIVERSO
NASCE dall’addensamento del mezzo interstellare
SI EVOLVE attraverso reazioni di fusione nucleare, passando per diverse fasi di equilibrio
MUORE
nebulosa planetaria
¤
nana biancapiccola massa
grande massa supernova
stella di neutroni
buco nero
L’UNIVERSO
12
si attraggono reciprocamente
e formano
LE STRUTTURE DELL’UNIVERSO SONO DOVUTE ALL’INTERAZIONE GRAVITAZIONALE
gruppi di stelle tenuti insieme dalla reciproca attrazione gravitazionale
SISTEMI STELLARI stelle intorno a cui
orbitano altri piccoli corpi attratti da esse
SISTEMI PLANETARI
STELLE
LA TEORIA DELLA RELATIVITÀ GENERALE
è basata sul
un sistema di riferimento inerziale in un campo gravitazionale uniforme è equivalente a un sistema
di riferimento uniformemente accelerato rispetto al primo, in un campo gravitazionale nullo
PRINCIPIO DI EQUIVALENZA
GALASSIE
è una moderna teoria della gravitazione
la gravità è rappresentata dalla curvatura dello spaziotempo
le masse incurvano lo spaziotempo
L’UNIVERSO NON È UN’ENTITÀ STATICA, IMMUTABILE ED ETERNA, MA È IN CONTINUA TRASFORMAZIONE
15 miliardi di anni fa HA AVUTO ORIGINE
DAL BIG BANG
tempo 0origine del tempo
e dello spazio Big Bang
attualmente l’universo è in fase di espansione
? ellittiche a spirale irregolari
