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


Escola Politécnica
 
Engenharia Química
 
Disciplina: PQI3104 - Termodinâmica Química I
Chemical Thermodynamics I

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2021 Desativação:

Objetivos
Apresentar os princípios básicos da termodinâmica e aplicações a processos característicos de Engenharia Química. Foco é dado em descrição de sistemas constituídos por substâncias puras.
 
To present the basic principles of thermodynamics and applications to chemical processes. Focus is given to systems dealing with pure substances.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
3072650 - Rita Maria de Brito Alves
 
Programa Resumido
Há duas abordagens nas quais a termodinâmica pode ser considerada. Uma envolve o cálculo das necessidades de calor e de trabalho, ou mais genericamente energia, para processos físicos e químicos, por exemplo, na determinação da conversão de calor em trabalho em vários tipos de dispositivos, no cálculo de fluxos de calor associados a reações químicas ou em variações de estados de um sitema. O segundo tipo de aplicação de cálculos termodinâmicos envolve a determinação das condições de equilíbrio para as reações químicas e para a transferência de espécies químicas entre fases diferentes. A 1ª abordagem trata de cálculos de balanços de massa e aplicação das 1ª e 2ª leis da termodinâmica, equanto a 2ª trata da determinação das condições de equilíbrio e estabilidade termodinâmica. O foco da disciplina é tratar com sistemas constituídos por substâncias puras, cujas propriedades são descritas por equações volumétricas de estado (relações PVT), além de tabelas e diagramas termodinâmicos que auxiliam no entendimento do comportamento volumétrico das mesmas.
 
There are two approaches to which thermodynamics can be applied. One involves the calculation of heat and work requirements, or more generally energy, for physical and chemical processes, for example, in determining the conversion of heat to work in various types of engines, in the calculation of heat flows associated with chemical reactions or in changes of states of a system. The second type of application of thermodynamic calculations involves determining the equilibrium conditions for chemical reactions and for the transfer of chemical species between different phases. The first approach deals with calculations related to the first and second laws of thermodynamics, while the second approach determines the conditions of equilibrium and thermodynamic stability. The focus of this discipline is to deal with thermodynamics of pure substances, for which tables, diagrams and volumetric equations of state (PVT relations) are used to describe their thermodynamic behavior and properties.
 
 
Programa
Conceitos Básicos: Sistemas e Volume de Controle; Estado e Propriedades de uma Substância (volume específico, energia interna, entalpia, entropia); Graus de Liberdade; Estado de Equilíbrio; Calor e Trabalho; Processos e Ciclos;
Propriedades Termodinâmicas de uma Substância Pura: Definição; Fases; Diagramas Termodinâmicos (Superfície PVT, diagramas PT, PV, PH e HS); Tabelas de Propriedades Termodinâmicas; Equações volumétricas de estado: Gás Ideal; Comportamento de Fluidos Reais (Fator de Compressibilidade, Estados correspondentes; Diagramas e correlações generalizadas, Equação Virial, Equações de Estado Cúbicas); 
Primeira Lei da Termodinâmica e Equação da Energia: Definições; Análise de Problemas e Técnicas de Solução; Sistemas fechados; Balanço de energia para um volume de controle; Processos em regimes permanente e transiente; Aplicações em Engenharia.
Segunda Lei da Termodinâmica: Definições; Entropia; Balanço de Entropia e reversibilidade; Aplicações;
Ciclos termodinâmicos: Ciclo de Carnot; Sistemas de Potência e Refrigeração; 
Relações Termodinâmicas: Grandezas e relações; Relações de Maxwell; Critérios de equilíbrio e estabilidade de fases; Equação de Clapeyron; Equações de Pressão de Vapor; Cálculo de Variação de Propriedades; Funções de afastamento. Fugacidade.
Reações Químicas: Entalpia de Formação; Entalpia de Combustão; Calor de Reação; Aplicação da 1ª Lei a Sistemas com Reação.
 
Basic Concepts: Systems and Control Volume; State and Properties of a Substance (specific volume, internal energy, enthalpy, entropy); Degrees of freedom; Steady state; Heat and Work; Processes and Cycles; Thermodynamic Properties of Pure Substances: Definition; Phases; Thermodynamic diagrams (PVT surface, PT, PV, PH and HS diagrams); Thermodynamic Properties Tables; Ideal gas;Volumetric equations of state (Ideal Gas; Real Fluid Behavior (Compressibility Factor, Corresponding States; Generalized Diagrams and Correlations, Virial Equation, Cubic Equations of State); First Law of Thermodynamics and Energy Equation: Definitions; Problem Analysis and Solution Techniques; Closed systems; Energy balance for a control volume; Processes in permanent and transient regimes; Applications. Second Law of Thermodynamics: Definitions; Entropy; Balance of Entropy and reversibility; Applications; Thermodynamic cycles: Carnot Cycle; Power and Cooling Systems; Thermodynamic Relations: Property and relation;Maxwell relations;Equilibrium criteria and thermodanymic stability; Clapeyron Equation; Vapor Pressure Equations; Calculation of Property Variation;Departure Function and Fugacity Chemical Reactions: Enthalpy of Formation; Enthalpy of combustion; Heat of Reaction; Application of the 1st Law to Systems with Reaction.
 
 
Avaliação
     
Método
Três (3) provas escritas (P1, P2 e P3)
Critério
Média Final: M = (P1 + P2 +P3)/3
Norma de Recuperação
Aplicação de 01 (uma) prova escrita que versará sobre o conteúdo pleno discutido ao longo do semestre, a se realizar em data indicada no programa da disciplina. Estarão credenciados a participar da referida avaliação apenas os estudantes regularmente matriculados na disciplina cuja Média Final (M) na 1ª avaliação for tal que: 3,0 <=M< 5,0 e tenha frequência >= 70%
 
Bibliografia
     
Sandler, Stanley I., Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics, 4th ed., John Wiley & Sons, Inc, 2006 
Elliott, J. Richard, Lira, Carl T., Introductory Chemical Engineering Thermodynamics, 2nd ed., Prentice Hall, 2012 
Y. A. Çengel, M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th ed, McGraw-Hill, 2006 
Smith, J. M., Van Ness, H. C., Abbott, M. M., Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 7th ed., McGraw-Hill, 2004. 
Moran, Michael J.; Shapiro, Howard N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 5th ed., John Wiley & Sons Ltd, 2006 
Sontag, Richard E.; Borgnakke, Claus; Van Wylen, Gordon J., Fundamentals od Thermodynamics, 6th ed., John Wiley & Sons Ltd, 2003 
Poling, B. E.; Prausnitz, J. M.; O'Connell, J. P. The properties of gases and liquids, 5th edt., N. York, McGraw-Hill Book Co., 2001.

 

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