Termodinâmica

Conhecimentos de Base Recomendados

O aluno deverá reavivar as noções matemáticas e físicas básicas ministradas nos cursos liceais. Estas deverão ser complementadas (a matemática) com noções relativas a primitivas e derivadas de funções correntes, assim como ter capacidade de proceder a cálculos de integrais definidos (conteúdos que são ministrados nas disciplinas de Análise Matemática I e II). As noções de física, uma vez reavivadas, deverão deverão ser  aprofundadas com noções relativas a definições de unidades, a mecânica e a calorimetria (algumas também ministradas na disciplina de Física Geral I). Deverá ter conhecimentos básicos de inglês.

Métodos de Ensino

As aulas teóricas consistem na exposição oral dos aspetos mais importantes dos assuntos sumariados, que o aluno terá possibilidade de aprofundar através do estudo da bibliografia aconselhada, acompanhado pelo professor durante as horas de atendimento no gabinete, indicadas e afixadas no início de cada semestre. As aulas teórico-práticas permitem o seu aprofundamento com a aplicação de problemas concretos, com soluções quantitativas.

Resultados de Aprendizagem

A disciplina de Termodinâmica tem por objectivos: rever os conhecimentos já adquiridos de Mecânica Clássica e dos sistemas de unidades; complementar a compreensão da Termodinâmica como ciência fundamental; aplicar e desenvolver as noções de calor, trabalho e as propriedades dos materiais, com problemas de engenharia que ajudem a desenvolver a criatividade e o gosto no seu estudo; desenvolver modelos físico-químicos, que associados a uma aproximação experimental, possibilitem a compreensão dos conceitos; dotar o aluno da informação necessária para a obtenção de soluções quantitativas dos problemas práticos e sensibilizá-lo para a escolha de critérios fundamentados para a sua resolução; iniciar o aluno nas técnicas experimentais associadas a fenómenos térmicos.

Para além de desenvolver uma formação teórica importante, esta disciplina distingue-se das que geralmente são ministradas nos cursos de Física e de Química pelos problemas aplicados de engenharia, com soluções quantitativas.

Estágio(s)

Não

Programa

O conteúdo programático consiste no estudo da Termodinâmica Fenomenológica dos Sistemas Fechados, associada a sistemas simples de gases e condensados:

1. Conceitos fundamentais (parâmetros, funções de estado; estados estacionários e de equilíbrio; Princípio zero da Termodinâmica; Temperatura e escalas termométricas; transformações ou processos termodinâmicos)

2. Primeiro Princípio da Termodinâmica: Energia interna (trabalho, calor e enunciado do Primeiro Princípio). Consequências imediatas. Entalpia (definição e expressão geral)

3. Equações características do estado térmico e energético.

4. O Segundo Princípio da Termodinâmica. Enunciado do Segundo Princípio. Trocas e produção de entropia

5. O Terceiro Princípio da Termodinâmica. Fundamentos do Terceiro Princípio. Enunciado do Terceiro Princípio e comentários. Impossibilidade de se atingir o zero absoluto.

6. Funções características de estado e exemplos de aplicação.

7. Diagramas Termodinâmicos.

8. Mistura de ar húmido.

Docente(s) responsável(eis)

José Carlos Miranda Góis

Métodos de Avaliação

Avaliação
Exame: 20.0%
Mini Testes: 40.0%
Frequência: 40.0%

Bibliografia

A. C. de Sales Luís "Termodinâmica Macroscópica", Ed. dos Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, Brasil, 1980

M. J. Moran, et al, "Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Willey, 2010

W. C. Reynolds & H. C. Perkins  " Engineering Thermodynamics", Mc Graw-Hill Kogakusha, Ltd., Tokyo, Japão, 1977

J. C. Leyer "Thermodynamique Macroscopique et Machines Thermiques", 2 vol., Ed. de l' Université de Poitiers, França, 1987

W. C. Reynolds "Thermodynamic Properties in SI - graphs, tables and computational equations for 40 substances" , Department of Mechanical Engineering, Stanford University, U.S.A., 1979

G. Rogers & Y. Mayhew. "Engineering Thermodynamics - work and heat transfer”, Longman Group Limited, UK, 1992 (rep. 2010)

M. W. Zemansky & H. C. Van Ness "Basic Engineering Thermodynamics", 2ª Edição, International Student Edition, Mc Graw-Hill, New York, 1975

M. M. Abbott  & H. C. Van Ness "Theory and Problems of Thermodynamics", Mc Graw-Hill, Inglaterra, 1976.