Termodinâmica de Sistemas Biológicos

Conhecimentos de Base Recomendados

Sem pré-requisitos específicos.

Métodos de Ensino

Aulas teóricas: exposição oral das matérias usando recursos de suporte audiovisuais e da Internet. Os conceitos teóricos serão acompanhados e ilustrados com exemplos, aplicações práticas e casos de estudo.

Aulas teórico-práticas: exposição oral de problemas/desafios, resolução e discussão interativa de problemas/desafios. Uso de recursos da Internet e de software de simulação (sempre que necessário).

Aulas laboratoriais: pré-preparação das atividades, supervisão das atividades laboratoriais pelos docentes. Os alunos estarão organizados em grupos.

Resultados de Aprendizagem

Esta unidade curricular tem como principal objetivo ensinar os conceitos fundamentais da Termodinâmica da Engenharia quando aplicada a sistemas/processos biológicos. Espera-se que os alunos desenvolvam as seguintes competências: aprender os conceitos fundamentais, leis, fenómenos e aplicações da termodinâmica; estabelecer e inter-relacionar os balanços de massa, energia, entropia e exergia que regem os processos bioquímicos/biológicos; e adaptar e transpor os conceitos, leis e fenómenos fundamentais da termodinâmica para sistemas bioquímicos/biológicos, através do estudo e da avaliação de exemplos práticos selecionados.

Além disso, as atividades laboratoriais planeadas irão motivar os alunos a trabalhar individualmente e em equipa, bem como irão ajudar os alunos a compreender melhor/aprofundar as matérias teóricas do curso e a transpô-las para a prática. Ao mesmo tempo, os alunos adquirirão competências laboratoriais adicionais.

Estágio(s)

Não

Programa

Componente teórica e teórico-prática: introdução à Termodinâmica dos sistemas biológicos; a Primeira Lei: a energia é conservada; a Segunda Lei: a Entropia do Universo aumenta; energia livre e equilíbrio químico; Equilíbrio físico; eletroquímica e reações Redox em sistemas biológicos; moléculas biológicas em movimento; equações de balanço para reatores químicos e biológicos; exemplos selecionados de aplicações biológicas/bioquímicas da Termodinâmica.

Componente laboratorial: atividades laboratoriais (calorimetria, equilíbrio químico, equilíbrio de fases, eletroquímica e Redox) e métodos analíticos de suporte.

Métodos de Avaliação

Avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo: 30.0%
Exame: 70.0%

Bibliografia

I. Tinoco Jr., et al, Physical Chemistry Principles and Applications in Biological Sciences, 5th Ed., Pearson, 2013

D.T. Haynie, Biological Thermodynamics, 2nd Ed., Cambridge University Press, 2008

M. Ozilgen, E. Sorgüven, Biothermodynamics. Principles and Applications, CRC Press, 2017

U. von Stockar (Ed.), Biothermodynamics: the Role of Thermodynamics in Biochemical Engineering, EPFL Press, 2015

S.I. Sandler, Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics, 5th Ed., Wiley, 2017

L.Q. Lobo, A.G.M. Ferreira, Termodinâmica e Propriedades Termofísicas, Vol 1, Termodinâmica das fases, Imprensa da Universidade de Coimbra, 2006

E.G. Azevedo, Termodinâmica aplicada, 4th Ed., Escolar Editora, 2018

J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, M.T. Swihart, Introduction to chemical engineering thermodynamics, 8th Ed., McGraw-Hill, 2018