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Termodinâmica e Fluidos

Código:

LACI21013

Sigla:

TF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Termodinâmica Aplicada

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Mecânica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Automação, Controlo e Instrumentação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EACI	49	Plano de Estudos 14	2	-	6	60	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Dotar os alunos dos conecimentos necessários para efectuarem a analise energética de sistemas simples com interese em engenharia. Dotar os alunos dos conecimentos necessários para a analise de escoamentos no interior de condutas e o cálculo da distribuição de forças em superficies planas submersas.

Resultados de aprendizagem e competências

Modo de trabalho

Presencial

Programa

O programa encontra-se dividido em duas partes, a 1ª referente a termodinâmica e a 2ª a Mecânica de Fluidos

Termodinâmica

1. Conceitos e definições introdutórias em Termodinâmica, Unidades:

Sistemas Termodinâmicos. Abordagem Macroscópica da Termodinâmica. Propriedades, Estado, Processo e Equilíbrio. Propriedades Intensivas e Extensivas. Fase e Substância Pura. Equilíbrio. Densidade, Volume Específico e Pressão. Temperatura. Equilíbrio Térmico. Termómetros e Termometria. Escalas de Temperatura.

2. Análise Energética de Sistemas e Ciclos Termodinâmicos:

1ª Lei da termodinâmica. Transferência de Energia sob a forma de Calor e de Trabalho. Formas Mecânicas de Trabalho. Modos de Transferência de calor. Eficiência de Conversão de Energia. Processos Politrópicos. Princípio de Conservação de Energia para Sistemas Fechados.

3. Propriedades de Substâncias Puras, simples e compressíveis:

A relação p-v-T. Mudança de fase. Tabelas para Propriedades Termodinâmicas. Pressão, Volume Específico e Temperatura. Energia Interna e Entalpia específicas. Calor Específico. Modelo para substância incompressível. Processos com substâncias gasosas. Constante Universal dos Gases. Gases ideais. Processos politrópicos com gases ideais.

4. Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a volumes de controlo:

Definição de Volume de Controlo. Balanços de massa e Energia. Análise de Volume de Controlo em Regime Estacionário.

5. Segunda Lei da Termodinâmica e Entropia:

2ª lei da termodinâmica. Reservatórios de energia térmica. Máquinas térmicas. Rendimento de conversões de energia. Frigoríficos e bombas de calor. Máquinas de movimento perpétuo. Processos reversíveis e irreversíveis. Ciclo de Carnot. Princípios de Carnot. Entropia. Desigualdade de Clausius. Princípio do aumento de entropia. Variação de entropia de substâncias puras. Processos isentrópicos. Diagrama T-s. Eficiências isentrópicas.

6. Apresentação dos principias ciclos termodinâmicos:

Ciclo de Rankine, ciclo de Bryton, ciclo frigorífico.

Mecânica dos Fluídos

1.Conceitos introdutórios:

Conceito de fluido; Continuidade da matéria; Leis básicas da Física; Noção de caudal volúmico e mássico; Propriedades termodinâmicas dos fluidos.

3.Distribuição de pressão num fluido Equilíbrio do elemento de fluido; Equação fundamental da hidrostática; Forças hidrostáticas em superfícies planas simétricas; Impulsão; Noção de estabilidade de corpos no seio de fluidos; aplicações.

4.Escoamento de fluidos:

Noção de linha de corrente, trajetória e linha de emissão; Equação da continuidade; Equação de Bernoulli; Equação de energia; Aplicações.

5.Regimes do escoamento:

Escoamento laminar e turbulento; Número de Reynolds; Perfis de velocidade, Medição de velocidade em escoamentos; aplicações.

6.Escoamento viscoso em condutas:

Perdas por atrito em escoamento laminar e turbulento; perdas de carga localizadas; determinação de perdas de carga em condutas; associação de condutas; curva da instalação; aplicações.

7.Aplicação e seleção de bombas e ventiladores:

Tipos; curvas características; leis da semelhança; ponto de funcionamento; seleção; Associação; Altura de aspiração disponível de bombas; aplicações.

Bibliografia Obrigatória

Robert L. Mott ; Joseph A. Untener; Applied Fluid Mechanics, Pearson Education Limited, 2016. ISBN: 978-1-292-01961-1 (7ª edição)
Yunus A. Çengel e Michael A. Boles; TERMODINÂMICA, McGrawHill, 2007, 2007. ISBN: 85-86804-66-5 (5ª Edição)

Bibliografia Complementar

Mecânica dos Fluidos; Frank M. White, Mc Graw-Hill, 2018. ISBN: ISBN: 9788580556063 (8ª edição)
Michael J. Moran, Howard N. Shapiro; Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Jo h n Wi l e y & S o n s , I n c ., 2011. ISBN: 13 978-0470-49590-2 (7ª Edição)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teórico-Práticas compostas por uma parte expositiva onde são apresentados os conceitos fundamentais das diferentes matérias. Durante a exposição da matéria teórica são propostos para resolução pelos estudantes problemas práticos de aplicação direta dos conceitos. Os estudantes são estimulados a participar na resolução dos exercícios e no final são resolvidos pelo docente.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	10,00
Teste	60,00
Trabalho escrito	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	92,00
Frequência das aulas	60,00
Trabalho escrito	10,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Classificação Final (CF) superior ou igual a 10 detereminada pela formula apresentada em baixo e comprimdo os seguinte requisitos:

1. Média dos testes (M_Teste) tem que ser superior ou igual a 10 valores calculada através de: M_Teste = 0,3 x CT1 + 0,4 x CT2 + 0,3 x CT3;


2. A classificação de cada teste (CT) igual ou superior a 9 valores;


3. A classificação de cada trabalho igual ou superior a 10.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final (CF) é calculada com a seguinte fórmula:

CF = 0,6 x (M_Testes) + 0,3 x M_Trabs + 0,1 x CA

M_Trabs representa a média aritmética da classificação dos trabalhos;
CA representa a classificação da participação útil no decorrer das aulas, tais como interesse demonstrado nas aulas, assiduidade e participação nos debates sobre os conteudos do programa.

Caso do aluno efetuar exame, a classificação do exame substitui a média da classificação dos testes no cálculo da CF.

Observações

horário de duvidas:
Terças Feiras 11:00 -12:30, gabinete D113