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
4 testes de 1.5 h cada.
Os testes – em princípio, nas semanas de 17 de Outubro, 14 de Novembro, 28 de Novembro, e 12 de Dezembro – 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 4 testes considerados acima contribui com 25 % para a classificação na unidade curricular.
No dia do 4º teste, os alunos poderão realizar melhoria a um dos três testes anteriores. Alternativamente, poderão compensar a falta a um desses três testes, seja qual for a razão para não terem comparecido na data agendada. Para o efeito, será reservada uma sala por um período de 3 h para que, após a entrega do 4º teste, e se assim o desejarem, possam realizar o teste de melhoria à sua escolha, ou o teste em falta, durante a hora e meia seguinte.
Para passarem, os alunos têm que ter, na média dos 4 testes, um valor ≥ 9.5 valores. Se não obtiverem classificação ≥ 9.5 valores na avaliação por testes, podem sempre realizar exame final.
Critérios de frequência: Os alunos de 1ª inscrição têm de frequentar 2/3 das aulas (a), e têm de realizar, em grupos de dois, e em sala de aula, dois trabalhos de aplicação de um determinado software (b). Cada um destes trabalhos é realizado durante uma aula, em data fixada no início do semestre. Os alunos que, com justificação válida, não possam estar presentes nalguma, ou em nenhuma dessas duas aulas, poderão realizar o(s) trabalho(s) durante as duas últimas aulas do semestre.
Alunos que já frequentaram esta unidade curricular no ano lectivo 2021-2022 e obtiveram frequência
Podem realizar os mesmos testes que os alunos de 1ª inscrição. Alternativamente, podem optar por realizar apenas exame final.
Alunos que já frequentaram esta unidade curricular no ano lectivo 2021-2022 e não obtiveram frequência, e alunos que frequentaram a unidade curricular Termodinâmica Química em anos lectivos anteriores
Podem realizar os mesmos testes que os alunos de 1ª inscrição. Alternativamente, podem optar por realizar apenas exame final.
Têm de realizar os dois trabalhos em sala de aula.
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.