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Analisi dal punto di vista macroscopico

In questa sezione sono ricavate le due leggi stabilite da Fick nel 1855 in base alle osservazioni sperimentali che sono descritte, nel caso in cui il flusso si possa considerare lungo una sola direzione.

Dopo l'introduzione dei concetti di ``flusso'' e l'illustrazione del principio di conservazione della massa si giunge alla formulazione matematica delle leggi nella forma seguente:

I legge di Fick:

 

II legge di Fick:

 

dove e sono rispettivamente la distanza e la differenza di concentrazione fra due punti in una soluzione e D è il coefficiente di diffusione.

Si precisa che ogni formula rappresenta una relazione fra grandezze fisiche, ricavata proprio in seguito alla osservazione di come esse variano. Sono fatte notare le dipendenze del coefficiente di diffusione (tipico esempio di parametro fenomenologico) dalle grandezze fisiche coinvolte nel fenomeno che non appaiono esplicitamenete nelle formule (tipo di soluto e di solvente, concentrazione, temperatura [26]) e che rimangono costanti in ragione delle condizioni sperimentali imposte. (cfr. appendice A.3)

In tutto il discorso si vuole trasmettere che l'uso del linguaggio matematico nella Fisica si è instaurato perchè esso è il più adatto per descrivere sinteticamente e precisamente come si comporta la Natura.

Nelle pagine principali viene utilizzata una matematica di base in modo da non mettere a disagio studenti novizi. Si ritiene che i passaggi possano essere seguiti anche da studenti agli ultimi anni delle scuole superiori dal momento che non sono richieste conoscenze di analisi matematica. Invece di considerare differenziali si parla di ``quantitá molto piccole'' () e piuttosto che esporre i passaggi matematici si preferisce dire che il ``buon senso'', sempre alla luce delle osservazioni sperimentali, suggerisce che le cose debbano andare in un certo modo; ecco dunque la formulazione di una ipotesi e, dietro verifica, la scoperta di una nuova legge. Comunque le formule presentate sono sufficienti per risolvere sempici esercizi e le dimostrazioni per via matematica sono a disposizione in pagine di complementi in cui vengono anche offerti spunti di riflessione, note sulla parte più strettamente sperimentale, cenni di teoria degli errori, agganci con altre discipline o con altri rami della Fisica ecc..

Nella pagina di note si osserva che la prima legge di Fick rientra in una classe molto ampia di relazioni fenomenologiche [25] (derivate da osservazioni sperimentali) che legano un flusso alla forza generalizzata che sostiene tale flusso tramite un coefficiente di proporzionalitá (permeabilitá generalizzata). Esempi di relazioni di questo tipo sono la legge di D'Arcy che pone un flusso di liquido pari alla differenza di pressione idrostatica moltiplicata per la permeabilità e la legge di Ohm secondo la quale la corrente elettrica è proporzionale alla differenza di potenziale elettrico per la conducibilitàgif.



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Cecilia
Fri Jul 28 10:21:50 DFT 1995