Termodinâmica I

Código:

L.EM007

Sigla:

T I

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Energia

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Fluidos e Energia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EM	279	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Específicos: compreender as diversas formas de energia (semelhanças e diferenças) bem como as leis fundamentais da Termodinâmica e a sua aplicação a sistemas.

Resultados de aprendizagem e competências

Resultados esperados: os alunos devem saber lidar com a  problemática da energia; devem ser capazes de aplicar as leis fundamentais da Termodinâmica a sistemas; devem ser capazes de realizar balanços energéticos bem como calcular a eficiência energética de sistemas.

 

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Análise Matemática 1

Programa

1. Conceitos básicos de Termodinâmica

Termodinâmica e Energia; Importância das unidades e dimensões; Sistemas e volumes de controlo; Propriedades de um sistema; Densidade e densidade relativa; Estado de equilíbrio;  Processos e ciclos; A temperatura e a Lei Zero da Termodinâmica; Pressão; Técnicas para solução de problemas.

1. Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas fechados

Introdução;  Formas de Energia; Transferência de energia devida ao calor; Trabalho; Formas mecânicas de trabalho; A primeira Lei da termodinâmica; Eficiência de conversão de energia.

1. Propriedades das substâncias puras

Substância pura; Fases de uma substância pura; Processo de mudança de fase de uma substância pura; Diagramas de propriedades para processos de mudanças de fase; Tabelas de propriedades; Equação de estado dos gases perfeitos; Fator de compressibilidade. 

1. Análise de energia para sistemas fechados

Trabalho de fronteira móvel; Balanços de energia em sistemas fechados; Calores específicos; Energia interna, entalpia e calores específicos dos gases ideais; Energia interna, entalpia e calores específicos de sólidos e líquidos.

1. Análise de massa e energia em volumes de controlo

Conservação de massa; Trabalho de escoamento e a energia de um fluído em escoamento; Balanço de energia de processos em regime permanente; Alguns dispositivos em engenharia com escoamento em regime permanente; Balanço de energia de processos em regime transiente.

1. Segunda Lei da Termodinâmica

Introdução à Segunda Lei da Termodinâmica; Reservatórios de Energia Térmica; Máquinas Térmicas; Frigoríficos e bombas de calor; Máquinas de movimento perpétuo; Processos reversíveis e irreversíveis; Ciclo de Carnot; Princípios de Carnot; Escala de temperaturas termodinâmica; Máquina térmica de Carnot; Frigorífico e bomba de calor de Carnot; Frigoríficos domésticos.  

1. Entropia

Entropia; Princípio do aumento de entropia; Variação de entropia de substâncias puras; Processos isentrópicos; Diagramas de propriedades que envolvem entropia; O que é a entropia; As equações Tds. Variação de entropia em sólidos e líquidos; Variação de entropia em gases perfeitos; Trabalho reversível de um escoamento em regime permanente. Minimizar o trabalho de um compressor; Redução do custo do ar comprimido; Rendimentos isentrópicos. 

Bibliografia Obrigatória

Clito Afonso; Termodinâmica para Engenharia, FEUP edições, 2012
Óscar Mota; Exercícios Resolvidos de Termodinâmica, Lidel - Edições Técnicas, 2017. ISBN: 978-989-752-268-0
Paulo Coelho; Tabelas Termodinâmicas, FEUP, 2007

Bibliografia Complementar

Howell, John R.; Fundamentals of Engineering Thermodynamics, N
Rogers, Gordon; Engineering thermodynamics work and heat transfer, N. ISBN: 0-582-04566-5
Çengel, Yunus A; Thermodynamics, N. ISBN: 0-07-112177-3
Sonntag/Wyley; Fundamentals of Thermodynamics, N

Observações Bibliográficas

A bibliografia obrigatória é suficiente para que os estudantes possam assimilar todos os conteúdos da UC.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teóricas (T) - Ensino presencial.
Exposição da matéria, com a realização de problemas de aplicação, por apresentação de power points com base nos conteúdos da UC.

Aulas Teórico-Práticas (TP) - Ensino presencial.
Resolução de exercícios de uma coletânea de problemas da Disciplina.

Carga Horária - 2h T + 2h TP

Trabalho Laboratorial - 4 h

Atendimento aos estudantes (horário a indicar por cada docente).

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	60,00
Teste	30,00
Trabalho laboratorial	10,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	95,00
Frequência das aulas	63,00
Trabalho laboratorial	4,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Ver Normas Gerais de Avaliação.
Considera-se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, estando regularrnente inscrito, nao exceder o numero limite de faltas correspondente a 25 % das aulas nas tipologias (teórica, teórico-pratica, laboratorial) definidas como obrigatórias na ficha da unidade curricular. 

Fórmula de cálculo da classificação final

Trabalhos Laboratoriais a realizar durante o semestre (sem recurso), tendo um peso de 10% da nota final.

A avaliação distribuída desta Unidade Curricular é realizada por um mini-teste teórico na plataforma Moodle sobre a primeira parte da matéria, sem consulta, a realizar durante o semestre, tendo um peso de 15% na nota do exame.

Na época de exame, a avaliação será composta por um mini-teste teórico sobre a segunda parte da matéria, sem consulta, tendo um peso de 15% na nota do exame e por uma prova prática com peso de 60% na nota final de exame, mantendo-se as componentes anteriores da avaliação distribuida( mini teste (15%) + trabalhos laboratoriais (10%)). 

Na época de recurso, a avaliação será composta por uma prova teórica incluindo toda a matéria, com um peso de 30%, uma prova prática, que engloba também toda a matéria, com um peso de 60%, e mantendo a avaliação dos trabalhos laboratoriais realizados durante o semestre com peso de 10%. As regras de avaliação são idênticas para trabalhadores com estatuto TE, ou qualquer outro estatuto, decorrendo as suas provas nos mesmos dias e horas que as dos estudantes regulares.

Melhoria de classificação ou prova para aprovação a efetuar na época de recurso, fora da mesma ou outras épocas de exame (setembro, conclusão de curso, etc.): aplicam-se as mesmas regras de avaliação em época de recurso, i.e., uma prova teórica com um peso de 30% e uma prova prática com um peso de 60%, mantendo a classificação dos trabalhos laboratoriais (10%).

As faltas de comparência aos trabalhos laboratoriais, testes teóricos ou ao exame prático são classificadas com zero valores.

Todas as provas teóricas são sem consulta e têm a duração de 15 min.
Os exames têm uma duração máxima de 100 min.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Avaliação será feita nos moldes descritos em data a marcar pelo responsável da disciplina.

Melhoria de classificação

A classificação final da unidade curricular é a mais elevada, entre aquela que havia sido obtida inicialmente e a que resultar da melhoria da classificação efetuada.

Observações

Na parte prática os estudantes poderão consultar o livro "Termodinâmica para Engenharia" e qualquer livro de tabelas termodinâmicas. Quem não possuir o livro recomendado, poderão levar 4 paginas A4 com informação que os estudantes desejam por.