Termodinâmica para Engenharia Química e Biológica
Objetivos
Compreender os conceitos básicos da termodinâmica (leis da termodinâmica e relações entre as variáveis fundamentais) e aplicá-los ao equilíbrio de fases e ao equilíbrio reaccional.
Caracterização geral
Código
12587
Créditos
6.0
Professor responsável
Susana Filipe Barreiros
Horas
Semanais - 4
Totais - 56
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Não há.
Bibliografia
1. Physical Chemistry, I. Levine, 6ª ed., McGraw-Hill, 2009.
2. Termodinâmica Aplicada, E. Gomes de Azevedo, 4ª ed., Escolar Editora, 2018.
3. Principles and Problems in Physical Chemistry for Biochemists, 3ª ed., N.C. Price, R. A. Dwek, M. Wormald, R.G. Ratcliffe, Oxford University Press, 2001.
4. Physical Chemistry for the Life Sciences, 2ª ed., P. Atkins, J. de Paula, WH Freeman and Company, 2011.
Método de ensino
Totalidade das aulas ministrada no formato de teórico-práticas, combinando a apresentação dos conceitos teóricos com a resolução de problemas para ultrapassar dificuldade levantada pelo formalismo matemático da matéria.
Método de avaliação
Alunos de 1ª inscrição
2 testes de 2 h + 1 trabalho utilizando o programa ChemSep.
Os testes – em princípio, 10 de Novembro e 13 de Janeiro – cobrirão partes da matéria, na sua maioria, distintas, embora haja tópicos abordados numa fase anterior da unidade curricular que serão retomados em articulação com outros leccionados mais à frente.
Cada um dos 2 testes considerados acima contribui com 40 % para a classificação na unidade curricular, e o trabalho contribui com 20 %
Os testes serão realizados individualmente e presencialmente.
O trabalho será realizado em grupos de mais ou menos 4 alunos que podem não ser do mesmo turno. Tem de ser submetido no Moodle até 13 de Dezembro, e será discutido oralmente durante as aulas de 6ªf, 17 de Dezembro. Durante a discussão oral, serão dirigidas questões a elementos específicos do grupo, cujas respostas determinarão uma classificação conjunta, atribuída a todos os elementos do grupo.
Para passarem, os alunos têm que ter, na média das provas contabilizadas para o apuramento da classificação na unidade curricular, um valor ≥ 9.5 valores. Se não obtiverem classificação ≥ 9.5 valores na avaliação por testes + trabalho, podem sempre realizar exame final.
Critério de frequência – Os alunos de 1ª inscrição têm de frequentar 2/3 das aulas, e entregar o trabalho.
Alunos que já frequentaram esta unidade curricular num ano anterior
Se optarem pelo sistema de avaliação descrito atrás, terão que cumprir o mesmo que os colegas de 1ª inscrição, embora não necessitem de frequentar 2/3 das aulas.
Alternativamente, podem optar por realizar apenas exame final.
Conteúdo
Termodinâmica do gás perfeito. 2ª lei da termodinâmica. Ciclo de Carnot. Entropia. Escalas de temperatura. Energias de Helmholtz e de Gibbs. Termoquímica. Escalas de entalpia e de entropia. 3ª lei da termodinâmica. Equações fundamentais para sistemas fechados. Relações de Maxwell. Equação de Gibbs-Helmholtz. Extensão das equações fundamentais para sistemas abertos ou sistemas fechados com variações de composição. Potencial químico. Equilíbrio de fases. Regra das fases. Equação de Clapeyron. Potencial químico de um gás perfeito e de um gás real. Fugacidade. Soluções. Grandezas parciais molares. Equação de Gibbs-Duhem. Modelo de solução líquida ideal. Propriedades coligativas. Modelo de solução líquida diluída ideal. Soluções não ideais. Actividade e coeficiente de actividade. Funções de excesso. Equilíbrios líquido-líquido e sólido-líquido. Equilíbrio reaccional. Teoria de Debye-Hückel para electrólitos.