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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação

Escola Politécnica

Engenharia Metalúrgica e Materiais

Disciplina: PMT3205 - Físico-Química para Metalurgia e Materiais I

Physical Chemistry for Metallurgy and Materials I

Créditos Aula:	4
Créditos Trabalho:	0
Carga Horária Total:	60 h
Tipo:	Semestral
Ativação:	01/01/2015	Desativação: 31/12/2020

Objetivos

Aprendizado e treinamento da aplicação das leis da termodinâmica às transformações (reações químicas e transformações de fase) de interesse nas Engenharias Metalúrgica e de Materiais. Desenvolver habilidade de cálculo e de interpretação do equílibrio de sistemas unitários e binários.

Learning and training the application of the laws of the thermodynamics to the transformations (chemical reactions and phase transformations) of interest in Metallurgical and Materials Engineering. Developing calculation skills and interpretation of equilibrium of unitary and binary systems.

Docente(s) Responsável(eis)

729097 - Flavio Beneduce Neto

Programa Resumido

Primeiro Princípio. Balanço Térmico.
Segundo Princípio.
Potenciais Termodinâmicos.
Introdução à Termodinâmica Estatística.
Sistemas abertos / heterogêneos.
Equilíbrio das fases gasosas. Equilíbrio das fases condensadas: Atividade Raoultiana.
Atividade Henriana.
Diagramas de Equilíbrio - sistemas binários.

First Law. Heat balance.
Second Law.
Thermodynamic potentials.
Introduction of statistical thermodynamics.
Heterogeneous systems.
Gaseous mixtures equilibrium. Condensed phases, Activity, Raoult’s law for the solvent.
Henrian Activity.
Phase diagrams - binary systems.

Programa

Introdução e Definições.
Princípio Zero e Primeiro Princípio. Aplicações das funções Energia Interna, Entalpia, Calor, Trabalho e Capacidade Térmica. Definição de Calor de Transformação, de Calor de Formação e de Calor de Reação. Balanço Térmico. 
Segundo Princípio. Aplicações da função Entropia.
Potenciais Termodinâmicos.
Equação de Clausius-Clapeyron.
Equação de Gibbs-Helmholtz.
Diagrama de Equilíbrio para Sistemas Unitários.
Introdução à Termodinâmica Estatística.
Sistemas abertos / heterogêneos: Potencial Químico. Grandezas Molares. Equação de Gibbs-Duhem.
Equilíbrio das fases gasosas - sistemas simples e complexos.
Equilíbrio das fases condensadas: Atividade Raoultiana. Desvios da idealidade. Lei de Henry. Soluções Regulares. Generalização da constante de equilíbrio. Diagrama de Richardson-Ellingham. 
Atividade Henriana.
Diagrama de Equilíbrio - sistemas binários: Curvas de Energia Livre em função da composição e temperatura, Transformação espinodal, Metaestabilidade.

Introduction. Classification of thermodynamic systems.
Zeroth Law. First Law: Internal Energy, Heat, Work, Enthalpy, Heat capacity, Heat of formation, Heat balance.
Second Law: Entropy.
Thermodynamic potentials.
Clausius-Clapeyron equation.
Gibbs-Helmholtz equation.
Unary phase diagrams.
Introduction of statistical thermodynamics.
Heterogeneous systems: Chemical potential and the Gibbs free energy, Partial Molal Properties, Gibbs-Duhem equation.
Gaseous mixtures equilibrium: Equilibrium constant.
Condensed phases equilibrium. Activity. Activity coefficient. Raoult’s law for the solvent. Henry’s law for the solute. Regular Solution. Generalization of equilibrium constant. Richardson-Ellingham charts for oxidation.
Henrian Activity.
Phase diagrams - binary systems: Variation of thermodynamics properties of solutions with of composition and temperature, Spinodal decomposition, Metastability.

Avaliação

Método

Provas

Critério

A média final (M) é obtida por:
M = (P1+1,5P2+2P3)/4,5
Onde P1, P2 e P3 são três provas.
Se M é maior ou igual a 5,0 e a frequência é maior ou igual a 70%, o aluno está aprovado.
Se M é maior ou igual a 3,0 e inferior a 5,0 e a frequência é maior ou igual a 70%, o aluno tem direito à Recuperação.

Norma de Recuperação

Exame escrito sobre todo o programa, realizado em data permitida pela EPUSP.
Para aprovação a nota (E) do exame de Recuperação deve ser tal que (M + E)/2 > 5,0.

Bibliografia

1. DeHOFF, R. T. Thermodynamics in Materials Science, McGraw-Hill, New York, 1993.
2. GASKELL, D. R. Introduction to the Thermodynamics of Materials, Washington, DC, Taylor & Francis, 3rd Ed., 1995.
3. CAVALLANTE, F. L.; LÚCIO, A. Físico-Química Metalúrgica - ABM, São Paulo, 1984 (5°. impressão).
4. David M. Bartels “Comment on the possible role of the reaction H + H2O → H2 + OH in the radiolisis of water at high temperatures” na revista “Radiation physics and chemistry”, volume 78, 2009, páginas 191 a 194
Bibliografia Complementar (Complement):
1. LUPIS, Ch.P. Chemical Thermodynamics of Materiais. News York, North-Holland, 1983.
2. GASKELL, D. R. Introduction to Metallurgical Thermodynamics, Tokyo, Mc-Graw-Hill Kogakusha, 1973.
3. ROSENQVIST, T. Principles of Extractive Metallurgy. Tokyo, MacGraw-Hill Kogakusha, LTD., 1974.
4. BODSWORTH, C.; APPLETON, A. S. Problems in Applied Thermodynamics. London, Longmans, 1965.
5. JOHNSON, Donald L.; STRACHER, Glenn B. Thermodynamic Loop Applications in Materials Systems. 1. edition, TMS, Warrendale, Pennsylvania, v. 1 e v. 2, 1995.
6. DARKEN, L.S. and GURRY, R.W. Physical Chemistry of Metals, News York, McGraw-Hill, 1953.
7. RAGONE, David V. Thermodynamics of Materials, v. I e v. II, John Wiley & Sons, Inc. - MIT, New York. 1995.
8. GORDON, P. Principles of Phase Diagrams in Materials Systems, New York, McGraw Hill, 1986.

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