Termodinâmica

Engenharia Mecânica
5.5 ECTS; 2º Ano, 1º Semestre, 30,0 T + 30,0 TP + 4,50 OT

Docente(s)
- Diogo Gomes Almeida Chambel Lopes

Pré-requisitos
Não aplicável.

Objetivos
É apresentada uma abordagem inicial da Termodinâmica, sob o ponto de vista da Eng. Mecânica, e os exemplos de aplicação abordam problemas encontrados pelos Eng. Mecânicos no seu trabalho.
Pretende-se relembrar e uniformizar noções anteriores, fornecendo uma base sólida para disciplinas subsequentes.

Programa
1. Conceitos e definições básicas
1.1 Introdução
1.2 Pontos de vista microscópico e macroscópico
1.3 Dimensões e unidades
1.4 Sistemas termodinâmicos e volumes de controlo
1.5 Propriedades de um sistema
1.6 Estados e equilíbrio termodinâmico
1.7 Processos e ciclos
1.8 Temperatura e lei zero da termodinâmica
1.9 Densidade e volume específico
1.10 Pressão
1.11 Medição de pressão

2. Energia e a 1ª lei da termodinâmica
2.1 Formas de energia
2.2 Transmissão de energia na forma de calor
2.3 Transmissão de energia na forma de trabalho
2.4 Formas mecânicas de trabalho
2.5 Primeira lei da termodinâmica
2.6 Eficiências de conversão de energia

3. Propriedades de substâncias puras
3.1. Definição de uma substância pura
3.2. Fases de uma substância pura
3.3. Processos de mudança de fase de substâncias puras
3.4. Diagramas de propriedades para processos de mudança de fase
3.5. Tabelas de propriedades
3.6. Equação de estado dos gases ideais
3.7. Outras equações de estado

4. Análise da energia de sistemas fechados
4.1 Trabalho de expansão ou compressão
4.2 Conservação de energia para sistemas fechados
4.3 Calores específicos
4.4. Energia interna, entalpia e calores específicos de gases ideais
4.5. Energia interna, entalpia e calores específicos de líquidos e gases

5. Análise de energia e massa de volumes de controlo
5.1 Conservação de massa
5.2 Trabalho e energia de um escoamento
5.3 Análise da energia de sistemas em regime permanente
5.4 Alguns dispositivos de escoamento em regime permanente

6. A segunda lei da termodinâmica
6.1. Introdução à segunda lei
6.2. Reservatórios de energia térmica
6.3. Máquinas Térmicas
6.4. Refrigeradores e bombas de calor
6.5. Processos reversíveis e irreversíveis
6.6. Ciclo de Carnot

7. Entropia
7.1 Entropia
7.2 O princípio do aumento da entropia
7.3 Variação da entropia de substâncias puras
7.4 Processos isentrópicos
7.5 Diagramas de propriedades envolvendo entropia
7.6 Eficiências isentrópicas.

8. Ciclos de potência a gás
8.1 Análise de ciclos de potência
8.2 A relevância do ciclo de Carnot em engenharia
8.3 Hipóteses para o ar padrão
8.4 Ciclo Otto
8.5 Ciclo Diesel
8.6 Ciclo misto
8.7 Ciclos Stirling e Ericsson
8.8 Ciclo Brayton

Metodologia de avaliação
Duas frequências (40% + 40%) ou exame (80% da nota final).
Um ou dois trabalhos práticos (20% da nota final).
Para aprovação é necessário obter uma nota mínima de 10 valores.

Bibliografia
- Cengel, Y. e Boles, M. (2012). Termodinâmica. NA: McGraw-Hill

Método de interação
Aulas teóricas, teorico-práticas e de prática laboratorial.

Software utilizado nas aulas
Não aplicável.