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Disciplina Termodinâmica

  • Apresentação

    Apresentação

    A Termodinâmica é uma disciplina que confere conhecimentos base relacionados com o conceito de energia de um sistema, formas de energia mais usuais e mecanismos de transferência da energia. Para além das transferências de energia, é também relevante estudar as consequências dessas alterações energéticas nas restantes propriedades do sistema e nas suas características físicas.

    No curso de Engenharia e Gestão Industrial que, entre outros assuntos, requer conhecimento básico de transferências de energia, sustentabilidade energética em sistemas industriais, fenómenos associados a equilibrios e desequilíbrios energéticos de sistemas, cálculos energéticos em máquinas térmicas e refrigeradoras, entende-se facilmente que a disciplina termodinâmica seja uma das disciplinas transversais com aplicação direta ou indireta em muitas outras unidades curriculares do ciclo de estudos.

  • Conteúdos Programáticos

    Conteúdos Programáticos

    1.- Conceitos fundamentais

    • Sistema, fronteira, vizinhança, Sistema aberto/fechado/isolado, Funções de estado:Temperatura, pressão, energia interna, Equilíbrio termodinâmico.

    2.- 1ª Lei para sistemas fechados

    • Calor, trabalho, energia e entalpia, 1ª Lei para sistemas fechados.Ciclos. Calor específico.Calorimetria
    • Mecanismos de transferência de calor

    3.- Aplicação da 1ª lei a sistemas de gases Ideais

    • Gases ideais.1ª lei para sistemas fechados de gases Ideais
    • 1ª Lei para sistemas abertos. Balanços massa e energia. 1ª Lei para sistemas abertos regime estacionário

    4.- 2ª lei da termodinâmica

    • Processo reversível/irreversível. Princípio de Carnot, ciclo de Carnot. Princípio de Clausius, entropia e 2ª lei da termodinâmica
    • Máquinas térmicas, bombas de calor, refrigeradores

    5,- Potenciais Termodinâmicos e Relações de Maxwell
    6.- Propriedades físicas. Diagramas de fase

    • Calor latente e transição de fase. Equilíbrio de fases

    7.- Misturas de Gases Ideais

    • Lei de Dalton, Pressão parcial. Equilíbrio químico
  • Objetivos

    Objetivos

    Pretende-se que o aluno adquira compreensão dos conceitos elementares da termodinâmica - noção de estado termodinâmico, estado de equilíbrio, propriedades termodinâmicas, substâncias puras, equação de estado e processo termodinâmico. O aluno deve ser capaz de aplicar a 1ª lei da termodinâmica a sistemas fechados e abertos, incluindo cálculo do trabalho e calor transferidos em diversos processos simples, assim como deve ser capaz de aplicar a 2ª lei da termodinâmica e efetuar o cálculo da variação da entropia em processos termodinâmicos reversíveis e irreversíveis. Pretende-se, na generalidade, que o aluno ganhe competências técnicas específicas e consiga simultaneamente desenvolver um pensamento estruturado na formulação e resolução de problemas de transferência e calor, bem como a capacidade de aplicar os conceitos teóricos e teórico-práticos em diversas situações ligadas ao quotidiano

  • Metodologias de ensino e avaliação

    Metodologias de ensino e avaliação

    Nas aulas da componente teórica, para além de serem introduzidos os conceitos e relações fundamentais em cada capítulo, são analisadas "Questões-Caso" que partem de sistemas concretos e focam-se na resolução de questões práticas relacionadas com os conceitos ou relações discutidos anteriormente. Nas aulas que terminam um capítulo ou sub-capítulo, os alunos são desafiados a responder a um quiz conceptual, focado no entendimento dos conceitos básicos. No que respeita à aplicação prática e domínio do processo de resolução de problemas concretos, os alunos são desafiados a resolver em sala de aula um conjunto conhecido de exercícios propostos e os que não forem resolvidos em sala de aula devido a diferentes velocidades de execução, podem ser resolvidos pelos estudantes em casa e entregues para correção. No início do semestre os alunos são divididos em grupos e atribuídas temas a cada grupo. O trabalho é desenvolvido ao longo do semestre integrando o conhecimento que vai sendo lecionado.

  • Bibliografia principal

    Bibliografia principal

    • Çengel, Yunus e Boles, Michael, Termodinâmica, 7ª Edição, São Paulo, McGraw-Hill, 2013, ISBN 978-8580552003.
    • Çengel, Yunus, Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer, McGraw-Hill, 2008, ISBN 978-0071287739.
    • Pinto, J.P., Guerra, C, Nogueira, J, Notas pedagógicas da unidade curricular
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