Desenvolver habilidade de cálculo e interpretação do equílibrio de Sistemas Multicomponentes. Dar início ao estudo dos mecanismos da Cinética das Reações presentes nos principais processos da Engenharia Metalúrgica e de Materiais: mecanismos para reações homogêneas e heterogêneas (reações sólido/fluido, líquido/líquido e líquido/gás).Goals:To develop skills in calculation and interpretation of equilibrium in Multicomponent Systems. To begin the study of mechanisms and Kinetics of Reactions in the main Metallurgical and Materials processes: mechanisms for homogeneous and heterogeneous reactions (reactions solid / fluid, liquid / liquid and liquid / gas).
Termodinâmica dos Sistemas Multicomponentes. Classificação das reações. Definição de velocidade de reação.•Cinética de Reações Homogêneas. Cinética das Reações Heterogêneas: Leis de Fick. Adsorção. Reações Sólido/Gás: Sólido Denso. Reações Líquido/Líquido. Reações Líquido/Gás.Abstract:Thermodynamics of Multicomponent Systems.Classification of reactions. Definition of reaction rate.Kinetics of Homogeneous reactions.Kinetics of Heterogeneous reactions: Fick's laws; Adsorption.Gas-particle reactions: Unreacted core model.Liquid-liquid reactions.Liquid-gas reactions.
Termodinâmica dos Sistemas Multicomponentes: Escala de atividade Henryana (porcentagem em massa); parâmetros de interação; análise do equilíbrio para reações Metal/ Escória e Metal Líquido/Gás. Introdução à Cinética das Reações. Classificação das reações. Definição de velocidade de reação.•Cinética de Reações Homogêneas: Dependência da concentração; Reações Elementares e não Elementares; Molecularidade e Ordem; Constante de velocidade; Pesquisa de Mecanismo; Métodos de determinação da Ordem das Reações; Efeito da Temperatura (Equação de Arrhenius).•Introdução à Cinética das Reações Heterogêneas: Difusão em meio estacionário; Leis de Fick; Modelo da Camada Limite de Nernst; Adsorção.•Reações Sólido/Gás. Sólido Denso tamanho constante: Controle por Difusão Gasosa, por Difusão na Camada de Cinza e por Reação Química. Sólido Denso tamanho em diminuição: Controle por Difusão Gasosa e por Reação Química. Reações Líquido/Líquido: Processos controlados por Difusão e Reação na Interface; Aplicações para Fases Metálicas e Escórias Metalúrgicas.•Reações Líquido/Gás: Vaporização Livre; Cinética de Reações envolvendo fases Metálicas.Syllabus: PMT2306 - Physical Chemistry for Metallurgy and Materials IIThermodynamics of Multicomponent Systems: Henrian activity (percentage mass) interaction parameters, analysis of equilibrium for reactions Metal / Slag and Metal Liquid / Gas.Introduction to Kinetics of Reactions: Classification of reactions. Definition of reaction rate.Kinetics of homogeneous reactions: Concentration-dependent term of a rate equation: Elementary and nonelementary reactions; Molecuratity of reaction; Order of reaction; Rate constant; Testing kinetic models. Temperature-dependent term of a rate equation. Searching for a mechanism.Introduction to the kinetics of heterogeneous reactions: Steady-state diffusion; Fick's laws; Nernst diffusion layer; Adsorption.Gas-particle reactions. Unreacted core model for spherical particles of constant size: Gas film diffusion control; Diffusion through ash layer control; Chemical reaction control. Rate of reaction for shrinking spherical particles: Gas film diffusion control; Chemical reaction control. Liquid-liquid reactions: Slag-metal (liquid metal) reactions.Liquid-gas reactions: Gas-metal (liquid metal) reactions.
Bibliography:1. LEVENSPIEL, O. Chemical Reaction Engineering. New York, John Wiley & Sons, 1972 (Copyright: 1972,1962). 2. ROSENQVIST, T. Principles of extractive metallurgy. Tokyo, McGraw-Hill Kogakusha. 1974.3. LUPIS, Ch.P. Chemical Thermodynamics of Materiais. News York, North-Holland, 1983. (Capítulo XIV: Adsorption). 4. ELLIOT. J. F. The physical chemistry of steelmaking: proceedings of the Conference The Physical Chemistry of Iron and Steelmaking, 1956. New York, MIT, 1958.Bibliografia Complementar:1. DARKEN, L.S. and GURRY, R.W. Physical Chemistry of Metals, News York, McGraw-Hill, 1953. 2. SOHN, H. Y.; WADSWORTH, M. E. Rate processes of extractive metallurgy. New York, Plenum Press, 1979.