Complementi di fisica per le scienze ambientali

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
FIS/06 FIS/07
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di introdurre gli studenti ai settori della fisica più rilevanti per le scienze ambientali, fornendo loro le basi concettuali per comprendere in modo più approfondito aspetti quali la statica e la dinamica dei fluidi, le onde meccaniche, la natura e le caratteristiche della radiazione elettromagnetica, l'interazione della radiazione con la materia, la struttura dell'atomo e del nucleo atomico e la radioattività.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà sviluppato conoscenza sui concetti fondamentali relativi alla statica e alla dinamica dei fluidi, alle onde meccaniche, alla natura e alle caratteristiche della radiazione elettromagnetica, all'interazione della radiazione con la materia, alla struttura dell'atomo e del nucleo atomico e alla radioattività. Lo studente acquisirà competenze che gli permetteranno di di applicare tali conoscenze alle problematiche ambientali.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Allo stato attuale non è prevista stato di emergenza sanitario nazionale per il periodo di erogazione del corso.
Programma
Il corso si pone come obbiettivo quello di fornire agli studenti alcuni concetti di fisica a livello specialistico, declinati nelle loro applicazioni in ambito delle tecnologie della transizione energetica e legati alla comprensione dei meccanismi naturali e antropici delle mutazioni climatiche. Il filo conduttore del corso è il ruolo dell'energia nei diversi processi affrontati. La prima parte del corso è dedicata alla comprensione dei meccanismi che nel passato hanno causato modifiche del clima e a quelli che lo possono modificare nel futuro prossimo rendendo lo studente in grado di affrontare criticamente il dibattito attuale sul Global Warming. La seconda parte è dedicata al ruolo delle risorse energetiche nello sviluppo delle società umane.

PRIMA PARTE: ENERGIA E CLIMA
L'energia in fisica, cinetica, potenziale, radiante, calore.
Fonti di energia terrestri ed extraterrestri. Fonti rinnovabili e fonti fossili.
Produzione, trasporto e conservazione dell'energia.
Bilancio energetico radiativo del pianeta. L'effetto serra.
L'acqua caratteristiche fisico-chimiche e suo ruolo nella biosfera come vettore energetico.
Il ciclo fotosintetico e la biomassa.
Evoluzione del clima, cause naturali astronomiche cicli di Milankovic, cause biologiche, cause antropiche.
Paleoclima: metodi di studio del clima nel passato. Metodi di datazione, cenni di fisica nucleare, il C14, altri metodi di datazione per le scienze della terra.
Modelli climatici a differente scala. Global Warming.
Clima e conservazione del patrimonio storico-culturale. Il microclima, condizione per la conservazione di materiali e per la fruizione umana.

PARTE SECONDA: ENERGIA E SOCIETA'
Elementi di ottica applicata alle scienze ambientali, spettro delle radiazioni elettromagnetiche, spettroscopie in banda ottica, legge di Lambert-Beer. Cenni di illuminotecnica, classificazione e caratteristiche di sorgenti e illuminanti.
Cenni sulle leggi di diffusione del calore. Proprietà termofisiche dei materiali.
Risparmio energetico (normativa, diagnostica, materiali), termografia per l'edilizia.
Influenza del consumo di energia sullo sviluppo della popolazione e delle sue implicazioni su insediamenti, edifici e consumo di risorse.
Connessioni fra sviluppo dei sistemi energetici e formazione della società e delle condizioni che hanno portato alla rivoluzione agricola e industriale.
Parametri ambientali per lo sviluppo, l'evoluzione e il collasso di civiltà.
Prerequisiti
Conoscenze di fisica di base di un corso universitario, sistemi di unità di misure, meccanica, termologia, energia e radiazione elettromagnetica.
Conoscenze in ambito chimico: tavola periodica degli elementi, isotopi, legami chimici.
Metodi didattici
Lezioni frontali, seminari e gruppi di discussione (flipped classroom) su argomenti selezionati
Materiale di riferimento
- Slide delle lezioni
- D. MacKey, Sustainable Energy - Without the hot air version 3.5.2 Nov 2008 (electronic copy 2009, free on line)
- V. Smill, Energy: A beginner's Guide, 2017 Oneworld Pub.
- L. Dartnell, Origini. Come la Terra ci ha reso ciò che siamo, 2020 Il saggiatore
- Ludwig, N., Luzi, F., & Ricca, R. , La termografia: teoria ed applicazioni. 2015 Point Vet. Italie
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Prove in itinere ed esame orale finale, in alternativa esame scritto più orale.
FIS/06 - FISICA PER IL SISTEMA TERRA E PER IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE - CFU: 0
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 0
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
martedi ore 14-18;
via celoria 16