Fisica dei liquidi e della materia soffice

A.A. 2018/2019
Insegnamento per
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Fornire gli elementi fondamentali di teoria dei liquidi classici all'equilibrio termodinamico con esempi di applicazione a fluidi di particelle neutre, fluidi coulombiani, soluzioni polimeriche e dispersioni colloidali.

Introdurre la nozione di interazione efficace ed illustrare alcuni esempi come la stabilizzazione elettrostatica e la stabilizzazione sterica di dispersioni colloidali e le interazioni di deplezione.

Mostrare il legame tra uno specifico profilo dell'interazione e le proprietà del sistema, evidenziando analogie e differenze nei singoli casi.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Programma
Richiami di termodinamica e di meccanica statistica; diagrammi di fase.

Elementi di teoria dello stato liquido: forze di dispersione; approssimazione di campo medio; gas di sfere rigide; gas di van der Waals; transizioni fluido-fiuido e fluido-solido; funzioni di correlazione; fattore di stuttura; metodi perturbativi; equazioni integrali; gas coulombiano; equazione di Debye-Hückel e di Poisson-Boltzmann; teoria del funzionale densità.

Soluzioni polimeriche: modello di random coil; distribuzione delle configurazioni di un polimero in approssimazione di campo medio; modello di Flory-Huggins; interazioni repulsive "soffici" tra catene polimeriche; lunghezza di correlazione; scaling.

Dispersioni colloidali: natura dei sistemi colloidali; dimensioni e densità caratteristiche delle particelle; moto browniano; costante di Hamaker; approssimazione di Derjaguin; coagulazione; stabilizzazione elettrostatica; potenziale DLVO; stabilizzazione sterica.

Forze di deplezione: potenziale di Asakura-Oosawa.
Propedeuticità
Fisica Statistica
Prerequisiti e modalità di esame
Fondamenti di termodinamica: potenziali termodinamici e loro legame con le quantità osservabili.
Fondamenti di fisica statistica: ensemble canonico e gran canonico, funzione di partizione, legame con le quantità termodinamiche. Fluttuazioni di energia nell'insieme canonico.
Fluttuazioni di particelle nell'insieme gran canonico. Gas ideale classico negli insiemi canonico e gran canonico. Lunghezza d'onda termica. Contributo configurazionale alla funzione
di partizione ed energia libera in eccesso. Gas ideale in campo esterno: distrbuzione di probabilità barometrica
Metodi didattici
Frequenza: fortemente consigliata
Modalità d'esame: prova orale
Materiale didattico e bibliografia
Materiale di riferimento

B. Chu, "Molecular Forces", John Wiley and Sons, New York, 1967.

P.N. Pusey, "Colloidal Suspensions", Les Houches, session LI, 1989: Liquids, Freezing, and Glass Transition, Elsevier Science, 1991.

R. J. Hunter, "Foundations of Colloid Science", Vol. I, Oxford University Press, New York, 1987.

P.G. De Gennes, "Scaling Concepts in Polymer Physics", Cornell University Press, Ithaca, 1988.

M. Doi, "Introduction to Polymer Physics", Oxford University Press, New York, 2006.

C. N. Likos, "Effective Interactions in Soft Condensed Matter Physics, Physics Reports 348, 267 (2001).

J. N. Israelachvili, "Intermolecular and Surface Forces", Academic Press, London, 1998.

J.-L. Barrat and J.-P. Hansen, "Basic Concepts for Simple and Complex Liquids", Cambridge University Press, Cambridge, 2003.

J.-P. Hansen and I. R. McDonald, "Theory of simple liquids", Academic Press, London, 1986.

Trasparenze del corso.
Periodo
Secondo semestre
Periodo
Secondo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
martedì 11:00-13:00, venerdì 10:00-12:00
ufficio del docente presso Dipartimento di Fisica, gruppo di Fisica della Materia