Termodinâmica e Fenómenos de Transporte

Objetivos

Fornecer as bases científicas para a análise de sistemas de conversão de energia. São abordados os princípios da Termodinâmica, transporte de fluidos e transmissão de calor. Dotar os alunos das ferramentas necessárias à análise de motores, sistemas térmicos com e sem combustão, sistemas de refrigeração e tratamento de ar e de sistemas de transporte de fluidos. Será dada enfâse à aplicação da segunda lei da Termodinâmica, como ferramenta essencial à avaliação do desempenho de sistemas.

Programa

Sistemas termodinâmicos e fronteiras; Volumes de controlo; Interacções com envolvente; Conceitos de calor e trabalho. Transmissão de calor e mecanismos; Leis de Fourier (condução), Newton (convecção) e Stefan-Boltzmann (radiação); Equação do calor, condutividade térmica e difusividade térmica; Condições iniciais e de fronteira; Modos combinados de transmissão de calor. Conservação de massa; Conservação de energia e 1ª Lei da Termodinâmica; Entropia e 2ª Lei da Termodinâmica; Propriedades termodinâmicas e modelos; Máquina de Carnot, rendimento termodinâmico, ciclo de Carnot invertido. Máquinas de conversão de energia: ciclo de Rankine ideal e ciclos de vapor reais; ciclo de Brayton e ciclos de turbina de gás reais; balanço de quantidade de movimento em escoamento compressível em difusores e tubeiras e sua aplicação a motores de avião; ciclos de refrigeração de absorção e de compressão de vapor; ciclos de bomba de calor. Misturas não reactivas de gases ideais e psicrometria.