Publicação em Diário da República: Despacho nº 14433/2024 - 05/12/2024
5.5 ECTS; 2º Ano, 1º Semestre, 30,0 T + 30,0 TP + 4,50 OT , Cód. 912318.
Docente(s)
- Flávio Rodrigues Fernandes Chaves (1)(2)
(1) Docente Responsável
(2) Docente que lecciona
Pré-requisitos
Não aplicável.
Objetivos
Providenciar aos futuros engenheiros mecânicos uma base sólida e integrada em termodinâmica clássica e aplicada, combinando o rigor analítico com o domínio de ferramentas computacionais (Excel e CoolProp) e plataformas de inteligência artificial para simulação, modelação paramétrica e auditoria técnica de sistemas térmicos.
Programa
Capítulo 1: Conceitos e definições básicas
1.1 Sistemas termodinâmicos
1.2 Pontos de vista macroscópico e microscópico
1.3 Propriedade, estado, processo e equilíbrio
1.3.1 Propriedades extensivas e intensivas
1.3.2 Fases e estados físicos da matéria
1.4 Transformações reversíveis e irreversíves
1.4.1 Irreversibilidades
1.4.2 Reversibilidades
1.5 Coordenadas termodinâmicas
1.5.1 Unidades para massa, comprimento, tempo e força
1.5.2 Volume
1.5.3 Massa volúmica e volume específico
1.5.4 Pressão
1.5.5 Temperatura
1.5.6 Energia interna
1.5.7 Entalpia
1.5.8 Entropia
1.6 Princípio zero da termodinâmica
1.7 Metodologia para resolver problemas termodinâmicos
Capítulo 2: Energia e modos de transferência
2.1 Formas de energia
2.2 Conceitos mecânicos de energia
2.2.1 Trabalho e energia cinética
2.2.2 Energia potencial de posição
2.3 Transferência de energia através de trabalho
2.3.1 Convenção de sinais e notação
2.3.2 Trabalho de expansão ou compressão
2.4 Energia transferida pelo calor
2.4.1 Convenção de sinais e notação
2.4.2 Modos de transferência de calor
2.4.3 Calor específico
2.5 Relação entre trabalho e calor
2.6 1º Princípio da Termodinâmica
2.6.1 Definição de variação de energia
2.6.2 Balanço de energia para sistemas fechados
2.6.3 Conservação de massa
2.7 Transformações e transferências de energia
2.7.1 Transformações politrópicas
2.7.2 Transformações hiperbólicas
2.7.3 Transformações adiabáticas e isentrópicas
2.7.4 Transformações isobáricas
2.7.5 Transformações isocóricas
2.7.6 Transformações isotérmicas
Capítulo 3: Propriedades fundamentais dos gases
3.1 Composição do ar seco e padrões adoptados
3.2 Lei de Boyle e Mariotte
3.3 Lei de Charles e Gay-Lussac
3.4 Equação característica dos gases perfeitos
3.5 Lei de Joule
3.6 Calores específicos dos gases
3.6.1 Calor específico a volume constante
3.6.2 Calor específico a pressão constante
3.6.3 Diferença entre os calores específicos de um gás
3.7 Misturas de gases
3.7.1 Lei de Dalton das pressões parciais
3.8 Variação de entropia de um gás perfeito
3.9 Considerações sobre os tipos de transformações
3.9.1 Transformações politrópicas
3.9.2 Transformações adiabáticas
3.9.3 Transformações isotérmicas
Capítulo 4: Propriedades de uma substância pura
4.1 Substância pura
4.2 Princípio de estado
4.2.1 Propriedades independentes das substâncias puras
4.3 Fases de uma substância pura
4.3.1 Considerações importantes acerca das mudanças de fase
4.3.2 Substâncias normais e anormais
4.4 Tabelas de propriedades termodinâmicas
4.5 Diagramas de propriedades termodinâmicas
4.5.1 Diagrama p-v
4.5.2 Diagrama p-t
4.5.3 Superficie p-v-t
4.5.4 Diagrama t-s
4.5.5 Outras representações
Capítulo 5: Primeiro princípio da Termodinâmica volumes de controlo
5.1 Conservação de massa e volume de controlo
5.1.1 Caudais mássicos e volúmicos
5.2 Balanço de energia para um vc
5.2.1 Energia de deslocamento
5.2.2 Energia total de um fluido em escoamento
5.3 Escoamento em regime permanente
5.3.1 Características dos processos de escoamento em regime permanente
5.3.2 Conservação de massa e energia
5.4 Alguns dispositivos de escoamento em regime permanente
5.4.1 Bocais e difusores
5.4.2 Turbinas e compressores
5.4.3 Válvulas estranguladoras
5.4.4 Tanques misturadores
5.4.5 Permutadores de calor
5.4.6 Escoamento em tubos e condutas
5.5 Processos de escoamento não permanente
5.5.1 Processo de escoamento em regime uniforme
Capítulo 6: Segunda lei da termodinâmica
6.1 Introdução à segunda lei
6.2 Máquinas Térmicas
6.2.1 Terceiro princípio da termodinâmica
6.3 Frigoríficos e bombas de calor
6.3.1 Rendimento Térmico
6.3.2 Coeficiente de desempenho, COP
6.4 Ciclo de carnot
6.4.1 Princípios de Carnot
6.4.2 Máquina térmica de Carnot
Capítulo 7: Ciclos de potência e vapor
7.1 Hipóteses para o ar padrão
7.2 Motores Alternativos
7.3 Ciclo Otto
7.4 Ciclo Diesel
7.5 Ciclo Misto
7.6 Ciclo de Brayton: o ciclo ideal para turbinas a gás
7.6.1 Compressibilidade dos gases generalidades
7.6.2 Ciclo de potência
7.7 Ciclo de Rankine
7.7.1 O ciclo ideal de potência a vapor
7.7.2 Ciclo de Rankine Ideal
7.8 Ciclo de Stirling e de Ericsson
Metodologia de avaliação
A avaliação contínua:
NF = T1+T2+T3+AO+TC+PE
NF-NOTA FINAL; (T1,T2 e T3)-TAREFAS (30%); AO-APRESENTAÇÃO ORAL (10%); TC-TRABALHO COMPUTACIONAL (20%); PE-PROVA ESCRITA (40%).
Nota mínima em cada Tarefa individual7 val.; Nota mínima Tarefas, TC, AO e PE9.5 val.;
Nota Exame/Recurso: as tarefas são substituídas. por trabalhos laboratoriais (TP1, TP2, TP3).
NF = TP1+TP2+TP3+AO+TC+PE
Nota mínima TP1, TP2, TP3, TC, AO e PE9.5 val.
Bibliografia
- Borgnakke, C. e Sonntag, R. (2019). Fundamentals of Thermodynamics (9th ed.). .: John Wiley & Sons
- Shapiro, H. e Moran, M. e Boettner, D. e Bailey, M. (2020). Fundamentals of Engineering Thermodynamics (9th ed.). . .: John Wiley & Sons
- Çengel, Y. e Boles, M. (2019). Termodinâmica (9ª ed.). ,: McGraw-Hill
Método de Ensino
Aulas teóricas de exposição sistemática, aulas teórico-práticas de resolução de problemas e aulas laboratoriais de simulação computacional e auditoria assistida por IA.
Software utilizado nas aulas
Software Utilizado em Aula: Microsoft Excel, CoolProp (suplemento termodinâmico), NotebookLM (pesquisa documental orientada) e LM Studio (simulação de modelos locais de IA para auditoria técnica).
Aprovado em Conselho Técnico Cientifico: 03 de novembro de 2026
Download da Ficha da Unidade Curricular (FUC)
