Plano de curso Termodinâmica

P L A N O        D E                C U R S O

1. Identificação

DISCIPLINA: Termodinâmica                Código: TE- 04176

Carga horária:        68 horas

                Créditos:  04        

Pré-requisito: Mecânica dos fluidos, Código: TE-

Professor:        Severiano da Silva Lima Filho

E_Mail: [e-mail]

LABEM, Sala-202,         Telefone: 3201-8343

2. Justificativa

        A Termodinâmica tem sido definida como a ciência da energia e da entropia. Às vezes é referida como a ciência que trata do calor e do trabalho e das propriedades das substâncias relacionadas a interações do tipo calor e trabalho. Isto mostra o quanto é fundamental a termodinâmica no processo de formação do engenheiro. Uma sólida formação em termodinâmica básica contribui para a ampliação da capacidade de formulação de um grande número de problemas de Engenharia.

3. Objetivo

        Na primeira parte deste curso, objetiva-se conduzir os estudantes a uma sólida compreensão dos conceitos básicos da termodinâmica clássica e das leis da termodinâmica, para sistemas e volumes de controle, e das propriedades de substâncias puras. Já na segunda parte, termodinâmica aplicada, objetiva-se conduzir os estudantes para aplicação das leis da termodinâmica, habilitando-os a proceder análise de eficiência da Primeira e Segunda lei em vários sistemas com aplicações freqüentes na engenharia. Também serão aprofundados estudos sobre propriedades de substâncias puras, misturas, em processos que envolvem reações químicas.

4. Ementa

1ª. Parte: Conceitos introdutórios e definições; Avaliação de propriedades; Energia e primeira lei da termodinâmica; Análise energética para volume de controle; Segunda lei da termodinâmica; Entropia; Análise exergética (disponibilidade);

2ª. Parte: Sistemas de potência a vapor; Sistemas de potência a gás; Sistemas de refrigeração e de Bombas de calor; Misturas de gases ideais e psicrometria; Misturas reagentes e combustão.

5. Conteúdo programático

1. Conceitos introdutórios e definições – uso da termodinâmica; definição de sistemas, descrição de sistema e seu comportamento; medidas de massa, comprimento, tempo e força; duas propriedades mensuráveis: volume específico e pressão; medidas de temperatura.

1. Avaliação de propriedades – fixação do estado; considerações gerais: relação p-v-T, carta generalizada de compressibilidade; avaliação de propriedades usando o modelo de gás ideal: modelo de gás ideal, energia interna, entalpia, e calor específico de gases ideais, avaliação de du e dh de gases ideais, processos politrópicos de um gás ideal.

1. Energia e primeira lei da termodinâmica: revisão dos conceitos mecânicos de energia; transferência de energia avaliando através de trabalho; energia de um sistema; transferência de energia através de calor; contabilidade de energia: balanço de energia para sistemas fechados; análise de energia de ciclos.

1. Análise energética para volume de controle: conservação de massa para um volume de controle; conservação de energia para um volume de controle; análise de volumes de controle em regime permanente e transiente.

1. A segunda lei da termodinâmica: usando a segunda lei; afirmação da segunda lei; identificação das irreversibilidades; emprego da segunda lei para ciclo termodinâmico; definição da escala de temperatura de Kelvin; medida do desempenho máximo para ciclos que operam entre dois reservatórios; ciclo de Carnot.

1. Entropia: A desigualdade de Clausius; definição da variação da entropia; variação de entropia em processos internamente reversíveis; balanço de entropia para sistemas fechados; balanço da taxa de entropia para volumes de controle; processo isentrópico; eficiência isentrópica de turbinas, bocais, compressores e bombas; transferência de calor e trabalho em processos de escoamento em regime permanente, internamente reversível.

1. Análise exergética (disponibilidade): introdução de exergia; definição de exergia; balanço exergético para sistemas fechados; fluxo de exergia; balanço de taxa de exergia para volumes de controle; eficiência exergética (ou de segunda lei).

1. Sistemas de potência a vapor: Ciclo de Rankine; Melhorando o desempenho: superaquecimento, reaquecimento e regeneração; Outros aspectos do ciclo a vapor; Balanço de exergia de uma instalação de potência a vapor.

1. Sistemas de potência a gás: Ciclos padrões de ar Otto, Diesel, Dual e Brayton; Instalações de potência com turbinas a gás estacionárias e turbinas a gás de aeronaves.

1. Sistemas de refrigeração e de bombas de calor: Sistemas de refrigeração a vapor por compressão e por absorção; sistemas de bombas de calor; Sistemas de refrigeração a gás.

1. Misturas de gases ideais e psicrometria: Considerações gerais; Relação entre p, V e T  e avaliação de U, H, S e calores específicos para uma mistura de gases ideais; Aplicações psicrométricas; Cartas psicrométricas; Processos de condicionamento de ar.
2. Misturas reagentes e combustão: Fundamentos da combustão; Conservação da energia para sistemas reagentes; Temperatura adiabática de chama; Entropia absoluta e terceira lei da termodinâmica.

6. Procedimento didático

Aula expositiva e Aulas práticas de exercícios.

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