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Chimica Fisica Scienze Ambientali + SBAC

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Presentazione sul tema: "Chimica Fisica Scienze Ambientali + SBAC"— Transcript della presentazione:

1 Chimica Fisica Scienze Ambientali + SBAC
Dario Bressanini

2 Informazioni Laureato a Milano. Dottorato a Milano Corsi di
Termodinamica Chimica 7 Crediti I anno Programmazione e Simulazione 3 Crediti III anno (Linguaggio C) Gastronomia Molecolare Dinamica delle Reazioni Chimiche 4 Crediti I anno sp. (Cinetica Chimica e Dinamica Molecolare) Ricevimento: Tel Via Lucini 3 - Como © Dario Bressanini

3 Orario Lunedì 9-11 aula 4.14 via Valleggio
Venerdì aula S.05 S.Abbondio © Dario Bressanini

4 Struttura del Corso Lezione con slides powerpoint
scaricabili da Prima parte comune a Ambientale e SBAC Successivamente S.A. con la Dr.ssa Federica Trudu Anche argomenti extra Correlati alla Chimica Fisica, anche su vostra richiesta (per quanto possibile) © Dario Bressanini

5 Esame Compito scritto + orale (facoltativo)
Corso semestrale. A gennaio finisce 2 Appelli tra giugno e luglio 1 appello a settembre 2 appelli tra gennaio e febbraio Appelli straordinari solo per reale necessita’ © Dario Bressanini

6 Consigli in ordine sparso
La matematica e’ importante ... ma non è sufficiente! … IMPARATE A STUDIARE … Se qualche cosa non è chiara CHIEDETE! Studiate con regolarità. NON rimanete indietro. © Dario Bressanini

7 Libri consigliati Atkins: Elementi di Chimica Fisica Zanichelli
© Dario Bressanini

8 Spunti e Materiale Supplementare
Biblioteca World Wide Web La vita di tutti i giorni…. (giornali, TV, fumetti, pubblicita’...) © Dario Bressanini

9 Requisiti di Matematica
Risoluzione di equazioni. Proprieta’ delle funzioni elementari (potenze, logaritmi, esponenziali) Capacita’ di tracciare grafici a partire da funzioni Cenni di calcolo differenziale in una variabile Derivate Differenziali Integrali © Dario Bressanini

10 Natura e Matematica “il Grande libro della Natura e’ scritto nel linguaggio della matematica, e non possiamo capirla se prima non ne capiamo i simboli“ Galileo Galilei “In science, there is only physics; all the rest is stamp collecting” Ernest Rutherford © Dario Bressanini

11 Chimica e Matematica "We are perhaps not far removed from the time, when we shall be able to submit the bulk of chemical phenomena to calculation” Joseph Louis Gay-Lussac “The underlying physical laws necessary for the mathematical theory of a large part of physics and the whole of chemistry are thus completely known, and the difficulty is only that the exact application of these equations leads to equations much too complicated to be soluble” P.A.M. Dirac © Dario Bressanini

12 Scienze e Matematica Non tutti la pensavano alla stessa maniera …
1700 – Fisica Classica 1800 – Elettromagnetismo 1800 – Termodinamica 1900 – Meccanica Quantistica 1940 – Chimica 1970 – Biologia 1980 – Economia Non tutti la pensavano alla stessa maniera … Every attempt to employ mathematical methods in the study of chemical questions must be considered profoundly irrational and contrary to the spirit of chemistry… If mathematical analysis should ever hold a prominent place in chemistry – an aberration which is happily almost impossible – it would occasion a rapid and widespread degeneration of that science. Auguste Compte © Dario Bressanini

13 La Chimica Fisica Termodinamica Classica Termodinamica Statistica
Meccanica Quantistica, struttura Atomica e Molecolare Elettrochimica Cinetica Chimica (velocita’ delle reazioni) Spettroscopia (IR, UV, NMR, X, EPR, Laser…) Chimica Computazionale (simulazioni al calcolatore) La Chimica Fisica fornisce anche un supporto agli altri settori della chimica (organica, analitica, etc.) sia a livello concettuale (es. Orbitali) che di tecniche sperimentali (es. NMR, IR, etc.) © Dario Bressanini

14 Sviluppi attuali della Chimica Fisica
Sviluppo e utilizzo di nuove spettroscopie (Laser, NMR 2D,…) Calcoli teorici ab initio di proprieta’ di atomi e molecole Predizione di reazioni “design” di reazioni chimiche organiche Progettazione di farmaci Astrochimica. Paleochimica. Chimica atmosferica (buco dell’ozono, Effetto serra,…) Predizione di proprieta’ di liquidi e solidi. “material design” Concettuale: Cosa sono le molecole? Cosa e’ un legame? Esistono gli atomi nelle molecole? © Dario Bressanini

15 La Termodinamica E’ alla base della Chimica
A theory is the more impressive the greater the simplicity of its premises, the more different are the kinds of things it relates, and the more extended is its rage of applicability. Therefore, the deep impression which classical thermodynamics made upon me. It is the only physical theory of universal content which I am convinced, that within the framework of applicability of its basic concepts, will never be overthrown. Albert Einstein E’ alla base della Chimica E’ la prima teoria assiomatica che studiate © Dario Bressanini

16 Termodinamica Chimica
Il nostro approccio segue la termodinamica “classica”, sviluppata da Gibbs, Maxwell, Helmoltz, Kelvin, Clausius e altri, con in più l’assioma dell’esistenza degli atomi e delle molecole. Partiamo dalle proprieta’ dei gas. Studiamo le proprieta’ della materia, lo scambio di energia e la spontaneita’ delle trasformazioni. © Dario Bressanini

17 Termodinamica Chimica
Enunceremo esplicitamente gli assiomi su cui è costruita Utilizzeremo esempi dalla vita di tutti i giorni per spiegare concetti termodinamici (... e diventerete anche cuochi/cuoche migliori ) Studieremo la Termodinamica dei sistemi in equilibrio © Dario Bressanini

18 Sviluppo della Termodinamica
Rumford 1782 Carnot 1820’s Joule, Kelvin, Clausius 1840’s-60’s Helmholtz 1882 ` Gibbs 1880’s-90’s Caratheodory 1909 Onsager 1930’s Slater 1939 Prigogine 1950’s Katchalsky& Curran Broecker& Oversby 1960’s-70’s Mitchell Collins Houlsby 1970’s,80’s,90’s Truesdell Coleman Noll 1950’s-60’s Bowen 1980 © Dario Bressanini

19 La Termodinamica intorno a noi
© Dario Bressanini

20 Importanza della Termodinamica
La Termodinamica e’ necessaria se si vuole discutere di: Global Warming Effetto Serra Protocollo di Kyoto Inquinamento Energia pulite (???), alternative, rinnovabili,… Vorrei che nei parlamenti entrasse qualche politico che chiacchierasse di meno ma conoscesse bene la termodinamica Tullio Regge, La Repubblica 6/15/2001 © Dario Bressanini

21 Scienza Naturale Pre-Galileiana
A medieval Oxford debate about the number of teeth a horse had included quotations from philosophers and theologians One monk noted there was a horse tied outside, and suggested they go and actually count its teeth He “was fell upon, smote hip and thigh, and was cast from the company of educated men”. © Dario Bressanini

22 Una Buona Teoria Scientifica
Spiega i difetti delle teorie precedenti e le ingloba Ha caratteristiche predittive Spiega fenomeni complessi in termini di fenomeni più semplici (in chimica, fenomeni atomici e molecolari) È elegante e semplice (Rasoio di Occam) "The great tragedy of Science - the slaying of a beautiful hypothesis by an ugly fact." T.H. Huxley © Dario Bressanini

23 Rasoio di Occam Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem
William van Occam ( ) Spiegazioni piu’ semplici dello stesso fenomeno sono da preferire a spiegazioni piu’ complicate. © Dario Bressanini

24 Il Metodo Scientifico Sulla base degli esperimenti, una ipotesi puo’ essere: Accettata come teoria scientifica, o legge Modificata in modo da descrivere meglio i fenomeni Eliminata © Dario Bressanini

25 Il Metodo Scientifico Osservazioni Esperimenti Sintesi Analisi
studio dei fenomeni che avvengono in natura Esperimenti studio di eventi in condizioni controllate Sintesi riconoscimento di schemi regolari nelle osservazioni collegamento di idee Analisi Confronto dei dati con le aspettative © Dario Bressanini

26 Il Metodo Scientifico Ipotesi Predizione Teoria
descrizione o spiegazione di eventi osservati, basata sui dati, che, almeno in linea di principio, puo’ essere confutata Predizione Capacita’ di una ipotesi di predire altri eventi o risultati di ulteriori esperimenti Teoria Ipotesi verificata molte volte da molte persone, che predice gli eventi accuratamente © Dario Bressanini

27 Idee-Assiomi Preconcetti
Il Metodo Scientifico Sintesi Analisi Ipotesi-Teorie Idee-Assiomi Preconcetti Predizioni © Dario Bressanini

28 Esempi Meccanica Classica Newtoniana Astrologia e Oroscopi Omeopatia
Meccanica Quantistica Relativita’ Speciale Relativita’ Generale Elettrodinamica Quantistica GUT ? Astrologia e Oroscopi Omeopatia Cristalloterapia, Fiori di Bach, … …? © Dario Bressanini

29 Evoluzione della Scienza
“Ho mal d’orecchio” 2000 BC “Tieni, Succhia questa radice miracolosa” 1000 AD “Quella radice e’ veleno. Recita questa preghiera” 1850 AD “Questa preghiera e’ superstizione Bevi questa pozione” 1940 AD “Questa pozione e’ veleno. Ingoia questa pillola” 1985 AD “Questa pillola non funziona Prendi questo antibiotico” 2000 AD “ Questo antibiotico non e’ Biologico e Naturale Tieni, succhia questa radice biodinamica” © Dario Bressanini


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