10584 - CHIMICA FISICA AMBIENTALE

Scheda insegnamento

  • Docente Riccardo Tarroni

  • Crediti formativi 4

  • SSD CHIM/02

  • Modalità di erogazione In presenza (Convenzionale)

  • Lingua di insegnamento Italiano

  • Orario delle lezioni dal 20/02/2018 al 11/05/2018

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisirà le conoscenze fondamentali di spettroscopia molecolare, necessarie per comprendere le piu' moderne procedure di indagine dell'atmosfera. Successivamente, verra' esposta in dettaglio l'attuale ricerca nell'ambito della chimica fisica dell'atmosfera. La parte finale del corso e' dedicata all'apprendimento delle nozioni di base di chimica nucleare.

Programma/Contenuti

Prerequisiti

  • Conoscenze di base del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile reale
  • Grandezza fisiche scalari e vettoriali. Moto rotazionale. Velocità angolare. Accelerazione angolare. Moto armonico semplice. Oscillatore armonico. Oscillatore armonico con due masse. Energia cinetica rotazionale. Momento di inerzia. Teoria dell'elettromagnetismo nel vuoto e nella materia. Interferenza tra onde piane.
  • Meccanica quantistica. Principi generali. Proprietà degli elettroni. Struttura elettronica degli atomi. Spettroscopia atomica e molecolare (rotazionale, vibrazionale, elettronica).

Parte I: Richiami di spettroscopia molecolare
Interazione radiazione-materia. Spettroscopia atomica e molecolare.
Spettroscopia ad alta risoluzione: rotazionale, vibrazionale, elettronica
Parte II: Chimica fisica dell'atmosfera.
Composizione dell'atmosfera. Definizione di mixing ratio e density number. Dipendenza della pressione e della temperatura atmosferica dalla quota.
Gli strati dell'atmosfera terrestre. Gas atmosferici principali e secondari. Tempo di residenza dei gas traccia. Dipendenza della composizione atmosferica dalla quota. Tecniche di misurazione della composizione atmosferica.
Il problema dell'ozono stratosferico. Unita Dobson. Ciclo di Chapman dell'ozono. Meccanismi di distruzione dell'ozono: effetti di acqua, ossidi di azoto, clorofluorocarburi. Meccanismo di formazione del buco dell'ozono nella regione antartica.
L'emissione di radiazione del corpo nero. Leggi di Wien e di Stefan-Boltzmann. Spettri di emittanza del Sole e della Terra. Bilancio radiativo della Terra. Modello semplificato dell'effetto serra. Forzante radiativo e Global Warming Potential (GWP) di un gas serra.
Parte III: Chimica nucleare
Radioattività: scoperta e prime applicazioni. Equazioni nucleari.
Particelle elementari e forze fondamentali. Il nucleo atomico. Decadimento alfa. Decadimento beta. Decadimento per cattura elettronica. Energia di legame nucleare.
Legge cinetica dei decadimenti radioattivi. Tempo di dimezzamento di un radionuclide. Attività di una sorgente radioattiva. Effetti biologici delle radiazioni.
Radioattività naturale. Radionuclidi primordiali e cosmogenici. Le serie radioattive. Il problema del radon negli ambienti domestici.
Radioattività artificiale. Fissione nucleare. Utilizzo della fissione per la produzione di energia (reattori nucleari). Preparazione del combustibile nucleare a partire dall'uranio naturale. Problema delle scorie.
Parte IV: Cicli frigoriferi
Cicli termodinamici diretti e inversi. Cicli termodinamici per i gas (una fase). Cicli termodinamici per i vapori (due fasi). Ciclo inverso a vapore.
Principi di funzionamento delle macchine frigorifere a ciclo inverso.
Coefficiente di prestazione delle macchine frigorifere.
Classificazione dei fluidi refrigeranti.
Cicli frigoriferi ad assorbimento.


Testi/Bibliografia

P. Atkins, J. de Paula, Chimica Fisica, Zanichelli

Introduction to Atmospheric Chemistry, by Daniel J. Jacob [http://www-as.harvard.edu/people/faculty/djj], Princeton University Press, 1999.

C. Baird, Chimica Ambientale, Zanichelli.

M. Ragheb, Nuclear, Plasma and Radiation Science, scaricabile liberamente da: http://mragheb.com/NPRE%20402%20ME%20405%20Nuclear%20Power%20Engineering/

Guido Visconti, Fundamentals of Physics and Chemistry of the Atmospheres, Springer

Metodi didattici

Le lezioni si svolgono frontalmente e gli studenti vengono stimolati a partecipare con domande e commenti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame si svolge oralmente. Allo studente vengono fatte domande su ognuna delle quattro parti principali del corso: spettroscopia molecolare, chimica fisica dell'atmosfera, chimica nucleare, cicli termodinamici

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni Powerpoint

Orario di ricevimento

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