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Este vídeo é uma gravação da quarta aula do curso PME3398 - Fundamentos de Termodinâmica e Transferência de Calor. Esta aula foi ministrada transmitida no dia 28 de abril de 2021 para o curso de engenharia de produção da EPUSP.
1. Termodinâmica: definições e conceitos fundamentais
Definição de termodinâmica
Sistema e volume de controle
Fase, estado, propriedade termodinâmica, equilíbrio termodinâmico
Processo, processo quase-estático, ciclo
Lei Zero da Termodinâmica
Escalas de temperatura
2. Propriedades de uma substância pura
Definição de substância pura
Equilíbrio de fases
Diagramas T-v e p-T
Gás perfeito, equação de estado
Tabelas de propriedades termodinâmicas
3. Trabalho e calor
Trabalho: definição, convenção de sinais
Trabalho realizado num sistema compressível simples devido ao movimento de fronteira
Calor: definição, convenção de sinais
Modos de transferência de calor
4. 1a Lei da Termodinâmica para sistemas
1a Lei aplicada a um ciclo
1a Lei aplicada a um processo
Energia interna
Entalpia
Calores específicos
5. 1a Lei da Termodinâmica para volumes de controle
Conservação da massa
1a Lei em termos de fluxo
1a Lei para volumes de controle: o processo em regime permanente e em regime uniforme
6. 2a Lei da Termodinâmica para sistemas
Motivação, definições de máquina térmica e refrigerador
Enunciados da 2a Lei
Processo reversível e fatores que tornam um processo irreversível
Ciclo de Carnot: teoremas relativos ao seu rendimento e eficiência de um ciclo de Carnot
Desigualdade de Clausius
Entropia
Variação de entropia em processos reversíveis
Relações de Gibbs
Variação de entropia para um gás ideal
Variação de entropia para sólidos e líquidos
Variação de entropia do sistema durante um processo irreversível, entropia gerada
Princípio do aumento de entropia
7. 2a Lei da Termodinâmica para volume de controle
Taxa de variação de entropia para sistemas
2a Lei para volumes de controle: o processo em regime permanente e em regime uniforme
Princípio do aumento de entropia para volume de controle
Eficiência de processos
8. Ciclos motores e de refrigeração a vapor
Ciclo Rankine
Ciclo com reaquecimento
Ciclo com regeneração
Ciclo de refrigeração a vapor
Afastamento dos ciclos reais em relação aos ideais
9. Introdução à transferência de calor
Definição de transferência de calor
Origens físicas e equações das taxas de transferência por condução, convecção e radiação
Conservação da energia
10. Condução
Equação da taxa de condução, condutividade térmica
Equação da difusão do calor, condições iniciais e de contorno
11. Condução unidimensional em regime permanente
Resistência térmica
Resistência de contato
Casos sem geração: parede plana, cilindro e esfera.
Casos com geração: parede plana, cilindro e esfera.
12. Introdução à convecção
Equação da taxa de transferência por convecção
Camadas limite fluidodinâmica e térmica
Escoamento laminar e turbulento
Adimensionais importantes: Reynolds, Nusselt e Prandtl
Introdução às correlações método empírico
13. Convecção forçada escoamento externo
Placa plana com escoamento paralelo
Cilindro em escoamento transversal
Esfera
14. Convecção forçada escoamento interno
Fluidodinâmica do escoamento interno
Características térmicas: comprimento de entrada térmico e temperatura média
Balanço de energia; fluxo térmico na superfície constante e temperatura superficial constante
Correlações
15. Convecção natural
Considerações físicas, coeficiente de expansão volumétrica térmica
Adimensionais importantes: Grashof e Rayleigh
Correlações para placas verticais, horizontais e inclinadas, cilindro horizontal e esfera
16. Radiação
Conceitos fundamentais
Definições: poder emissivo hemisférico total, irradiação total, radiosidade total
Radiação de corpo negro, Lei de Stefan-Boltzmann
Superfícies reais: emissividade total hemisférica, absorção, reflexão e transmissão
Lei de Kirchhoff e superfícies cinzas
Apresentar os conceitos fundamentais da Termodinâmica e Transferência de Calor, enfatizando a aplicação no campo de Engenharia Mecânica e Industrial. Após o curso, o aluno deve ser capaz de usar os conhecimentos básicos e habilidades adquiridas na concepção, implementação e avaliação de novos produtos, sistemas ou serviços. O formato de apresentação do conteúdo e abordagem dos tópicos visa incentivar a autocrítica e o bom senso na prática da Engenharia.
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