Gerais Levar os estudantes a compreenderem que a Termodinâmica, juntamente com fenomenos de transporte constituem-se na base fundamental para o entendimento e solução de grande parte dos problemas de Eng. Química. 2) Específicos Ao final do curso os estudantes deverão: - Compreender os aspectos mássicos, energéticos e entrópicos, envolvendo sistemas termodinâmicos abertos e fechados; - Dominar e ser capaz de fazer predições de propriedades termodinâmicas, usando equações cúbicas de estado e relações termodinâmicas; - Desenvolver uma metodologia para poder solucionar os problemas de engenharia, nos aspectos termodinâmicos; Dominar o uso de tabelas de propriedades termodinâmicas;
Conceitos e definições básicas. Propriedades de substâncias puras. Primeira lei da termodinâmica. Entropia e segunda lei da termodinâmica. Termodinâmica de processos de escoamento. Produção de potência a partir de calor. Refrigeração e liquefação.
1 - Conceitos e definições básicas. 1.1-Termodinâmica. 1.2-Sistema termodinâmico. 1.3-Substância pura, Estado, Fase. 1.4-Função de estado, função caminho. 1.5-Propriedades termodinâmicas: Pressão, Temperatura, Volume. 1.6-Equilíbrio termodinâmico. 1.7-Processos termodinâmicos. 1.8-Processos reversíveis e irreversíveis. 1.9-Ciclos termodinâmicos: Ciclo de potência a vapor e Ciclo de refrigeração. 1.10-Calor e Trabalho. 1.11-Balanço de uma propriedade termodinâmica. 2 - Propriedades de substâncias puras. 2.1- Substância pura. Diagrama PTv 2.2-Pressão de vapor/Pressão de saturação 2.3-Ponto crítico e Ponto triplo 2.4-Critérios para determinar os estados termodinâmicos nas regiões de saturação, líquido comprimido e vapor superaquecido utilizando tabelas de propriedades termodinâmicas. 2.5-Diagramas termodinâmicos vs Tabelas termodinâmicas 2.6-Equação de estado para fluido puro 2.7-Exercícios. 3 - Primeira lei da termodinâmica. 3.1-Definição. Conservação da energia 3.2-Balanço de massa e a equação da continuidade 3.3-Energia: energia interna, potencial e cinética 3.4-Equação geral da primeira Lei da termodinâmica: Balanço de energia 3.5-Propriedades termodinâmicas: energia interna e entalpia nas regiões de saturação, líquido comprimido e vapor superaquecido. 3.6-Calor específico a volume e pressão constante 3.7-Grandezas: Calor e Trabalho. Convenção de sinais. 3.8-Exercícios. 4 - Entropia e segunda lei da termodinâmica. 4.1-Definição. Geração de entropia 4.2-Primeira lei versus Segunda lei da termodinâmica 4.3-Análise da segunda lei da termodinâmica 4.4-Máquinas térmicas de potência. Eficiência 4.5-Enunciados da segunda lei da termodinâmica: Kelvin-Planck e Clausius. 4.6-Processos reversíveis e irreversíveis 4.7-Irreversibilidades. 4.8-Quantificação da entropia: Desigualdade de Clausius 4.9-Propriedade termodinâmica: entropia nas regiões de saturação, líquido comprimido e vapor superaquecido. 4.9-Entropia gerada 4.10-Equação geral da segunda Lei da termodinâmica: Balanço de entropia. 4.11-Eficiência de uma máquina térmica. 4.12-Processos e eficiência isentrópica: Turbina, compressor, bomba 4.13-Exercícios. 5 - Termodinâmica de processos de escoamento. 5.1-Escoamento de fluidos. Balanço de energia mecânica. Equação de Bernoulli 5.2-Expansão de fluidos: turbinas e válvulas de expansão. 5.3-Compressão de fluidos: compressores e bombas. 5.4-Troca de calor: Trocadores de calor. 5.5-Aumento da energia cinética: bocal 5.6-Exercícios. 6 - Produção de potência a partir de calor. 6.1-Ciclos de potência a vapor. 6.2-Ciclo Carnot. 6.3-Ciclo Rankine: ideal e real. Eficiência 6.4-Tipos de Ciclos Rankine: com Reaquecimento e Regenerativo. 6.5-Exercícios. 6.6-Ciclo Brayton: ideal e real. Eficiência 6.7-Ciclo combinado: Brayton-Rankine. 6.8-Exercícios. 7 - Refrigeração e liquefação. 7.1-Ciclo de refrigeração por compressão de vapor: ideal e real. 7.2-Configurações dos ciclos de refrigeração: em dois estágios e cascata. 7.3-Fluidos de trabalho utilizados. 7.4-Aplicações domésticas e na engenharia. 7.5-Liquefação de gases. 7.6-Exercícios.
SMITH, J.M.; VAN NESS, H.C.; ABBOTT, M.M.; SWIHART, M.T. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 9th ed. Editora McGraw Hill, 2022. MORAN, M. I.; SHAPIRO, H. N.; BOETTNER, D.D.; BAILEY, M.B. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. 9th. Editora John Wiley & Sons, 2018. SANDLER, S.I., Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics, 5th ed., Editora John Wiley & Sons, 2020 Bibliografia complementar: KORETSKY, M. D. Termodinâmica para Engenharia Química. 1 ed. LTC Editora, 2007. MATSOUKAS, T. Fundamentos de Termodinâmica para Engenharia Química. 1 ed. LTC Editora, 2016. TERRON, L. R. Termodinâmica Química Aplicada. 1 ed. Editora Manole Ltda, 2009. TAVARES, F.W.; SEGTOVICH, I.S.V.; MEDEIROS, F.A. Termodinâmica na Engenharia Química. 1ra ed. LTC Editora, 2023. BALZISHER, R.E.; SAMUELS M.R.; ELIASSEN J.D. Termodinámica Química para Ingenieros. Prentice-Hall Inc., 1974. BORGNAKKE, C.; SONNTAG, R.E. Fundamentos da TermodinâmicaClássica. 8th ed. Editora Blucher, 2013