METODOLOGIE FISICHE E CHIMICHE PER L'AMBIENTE

Anno accademico 2015/2016 - 1° anno
Docenti
  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE: Marco Salvatore Mario La Cognata
  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA: Cristina Abbate
Crediti: 14
SSD
  • FIS/07 - Fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
  • AGR/13 - Chimica agraria
Organizzazione didattica: 350 ore d'impegno totale, 270 di studio individuale, 80 di lezione frontale
Semestre:

Prerequisiti richiesti

  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE

    Matematica elementare: addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni, divisioni, elevazione a potenza, radici, logaritmi ed esponenziali.

    Notazione scientifica

    Unità di misura del sistema internazionale (nozioni di base) ed equivalenze

    Trigonometria elementare (definizione di seno, coseno e tangente)

    Geometria analitica elementare (coordinate cartesiane)

  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA

    E’ richiesto il possesso di un’adeguata preparazione iniziale in chimica e biologia.


Frequenza lezioni

  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE

    Libera

  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA

    Fortemente consigliata


Contenuti del corso

  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE

    1. Unità di misura.

    Definizione di misura: unità di misura fondamentali e derivate. Analisi dimensionale. Sistema di unità di misura. Il Sistema internazionale di unità di misura.

     

    2. Calcolo vettoriale.

    Vettori e scalari. Operazioni con i vettori: somma, differenza prodotto scalare e vettoriale. Componenti di un vettore. Modulo di un vettore. Versori.

     

    3. Cinematica e dinamica dei sistemi materiali.

    Velocità e accelerazione. Moto rettilineo. Moto uniformemente accelerato. Moto parabolico. Moto circolare uniforme. Massa e forza. Leggi della dinamica. Esempi di forze: peso, attrito. Effetto dell'attrito sui moti reali (frane). Lavoro di una forza. Potenza. Forze conservative. Il concetto di energia. Energia cinetica e potenziale. Conservazione dell’energia. Momento di una forza. Equazioni cardinali della statica. Applicazioni della statica e difesa del territorio.

     

    4. Statica e dinamica dei fluidi.

    Densità e pressione. Misure di pressione. Pressione idrostatica. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Torchio idraulico. Moto dei fluidi ideali e reali. Equazione di continuità. Principio di Bernoulli e applicazioni. Legge di Torricelli. Applicazione della statica e della dinamica dei fluidi a sistemi idrografici.

     

    5. Onde e acustica.

    L’oscillatore armonico. Tipi di onde. Lunghezza d’onda e frequenza. Velocità di propagazione. Il principio di sovrapposizione e interferenza tra onde. Definizione di suono. Frequenza, periodo, lunghezza d’onda. Pressione sonora, intensità sonora e potenza sonora. Livelli in decibel. Inquinamento acustico e problemi collegati. Definizione di campo elettrico e campo magnetico. Onde elettromagnetiche. Spettro delle onde elettromagnetiche. Inquinamento elettromagnetico. Raggi X.

     

    6. Termologia e termodinamica.

    Concetto e misure di temperatura. Dilatazione termica. Primo Principio della Termodinamica per sistemi chiusi e aperti. Trasmissione del calore. Capacità termica e calori specifici. Transizioni di stato. Secondo Principio della Termodinamica. Entropia. Temperatura termodinamica. Macchina termica, frigorifera, pompa di calore. Diagrammi termodinamici (P,V). Equazione di stato dei gas perfetti e legge di Boyle. Applicazione all'atmosfera e all'idrosfera. Problema del riscaldamento globale.

     

    7. Radioattività e ambiente

    Struttura dell’atomo. Il nucleo. Radioattività naturale. Datazione. Radioattività ambientale. Il problema del radon. Gestione delle scorie radioattive.

  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA

    Le sostanze elementari (ossidi, idrossidi, acidi, sali); equilibri in soluzione; pH; soluzioni tampone; legami chimici; numeri di ossidazione; reazioni di ossido-riduzione; principali gruppi funzionali dei composti organici; gli zuccheri, i grassi, le proteine.

    Definizione di terreno; orizzonti e profilo; porosità; tessitura e caratteristiche delle diverse frazioni granulometriche.

    La matrice litologica; silicati e non silicati; minerali argillosi; i fillosilicati del suolo; sostituzione isomorfa; fillosilicati 1:1; fillosilicati 2:1.

    Lo scambio cationico; il fenomeno e le caratteristiche; capacità di scambio; basi di scambio.

    Gli organismi del suolo; attività microbica e proprietà del suolo; ruolo dei microrganismi nei cicli biogeochimici.

    Gli enzimi del suolo; catalisi enzimatica; localizzazione enzimi; enzimi extracellulari loro funzioni e proprietà.

    La rizosfera; definizione; rizodeposizioni ed essudati radicali; fattori che influenzano il rilascio degli essudati; interazioni pianta microrganismi alla rizosfera.

    Biodegradazione di composti naturali e xenobiotici; microrganismi e risanamento ambientale.

    Ciclo del carbonio; natura ed origine della sostanza organica; frazione attiva e frazione stabilizzata; proprietà della sostanza organica ed effetti nel terreno; processi di mineralizzazione; processi di umificazione; acidi umici, acidi fulvici, umine.

    Ciclo dell’azoto; nitrogenasi, batteri azoto-fissatori; batteri ammonio-ossidanti; batteri nitrito-ossidanti.

    Ciclo del fosforo; batteri PGPR.

    Ciclo dello zolfo; batteri zolfo-ossidanti.

    Metodi di studio della microflora del suolo; metodi microbiologici (isolamento su terreni selettivi, caratterizzazione fenotipica) e molecolari (estrazione del DNA, PCR e sue applicazioni, sequenziamento).

    Cicli energetici: anabolismo e catabolismo; fotosintesi clorofilliana; glicolisi; ciclo di Krebs; fosforilazione ossidativa.

     

    Esercitazioni:

    Titolazione acido base

    Metodi di studio della microflora del suolo.

    Test di germinazione (Lepidium sativum).


Testi di riferimento

  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE

    David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker

    Fondamenti di Fisica - volume unico

    ISBN: 9788808182296

     

    Appunti presi a lezione

  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA

    1. P. Sequi. Fondamenti di chimica del suolo. Pàtron Editore.

    2. P. Violante. Chimica del suolo e della nutrizione delle piante. Edagricole.

    3. M. Bosetto, I. Lozzi. Elementi di biochimica agraria. Aracne.

    4. Dispense distribuite dal docente durante il corso di insegnamento; articoli scientifici da riviste nazionali ed internazionali.


Programmazione del corso

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Unità di misura.capitolo 1 
2 Calcolo vettoriale.capitolo 3 
3*Cinematica del puntocapitolo 2 e capitolo 4 
4*Dinamica del punto - Forzecapitolo 5 e capitolo 6 
5*Dinamica del punto - Lavoro ed energiacapitolo 7 e capitolo 8 
6*Statica e dinamica dei fluidi.capitolo 14 
7 Sistemi idrograficiAppunti 
8*Ondecapitolo 16, par. 1, 5 e 7 
9 Inquinamento acustico ed elettromagneticoAppunti 
10*Acusticacapitolo 17, par 1, 2, 3 e 4 
11*Termologia capitolo 18 
12*Gas perfetticapitolo 19, par 1, 2, 7, 8 
13 AtmosferaAppunti 
14*termodinamicacapitolo 18 e capitolo 20 
15 Radioattività Appunti 
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
 *ArgomentiRiferimenti testi
1 pH, numeri di ossidazione
2 Ciclo dell'azoto1-2 
3 Mineralizzazione e umificazione della sostanza organica1-2 
4 Respirazione
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE

    Prova orale composta di:

    1. Esercizio

    2. Argomento a piacere

    3. Domanda del docente su un argomento diverso da quelli trattati nel punto 1 e 2

  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA

    Orale


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE

    1. Determinare la risultate delle forse che agiscono su un corpo

    2. Descrivere lo spettro delle onde elettromagnetiche

    3. Dilatazione termica

    4. Passaggi di stato

    5. Calcolo dei decibel

    6. Calcolo della pressione

  • PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA

    1 Calcolare il numero di ossidazione di un elemento in un composto

    2 Differenza tra acidi forti e acidi deboli

    3 Calcolare la Molarità e/o Normalità di una soluzione