Plano Departamental

1. Introdução e definições em termodinâmica: O sistema termodinâmico e o volume de controle; definindo sistemas; descrevendo sistemas e seus comportamentos; medindo massa, comprimento, tempo e força; volume específico; pressão; energia; temperatura; a lei zero da termodinâmica; projeto de engenharia e análise.
2. Propriedades de uma substância pura: A substância pura; as fronteiras das fases; a superfície P-v-T; tabelas de propriedades termodinâmicas; os estados bifásicos; os estados líquido e sólido; os estados de vapor superaquecido; os estados de gás ideal; o fator de compressibilidade; equações de estado; tabelas computadorizadas; aplicações na engenharia.
3. Primeira lei da termodinâmica: A equação da energia; a primeira lei; a definição de trabalho; trabalho realizado na fronteira móvel de um sistema compressível simples; definição de calor; modos de transferência de calor; balanço de energia para sistemas fechados; análise de energia para ciclos; armazenagem de energia.
4. Análise energética para um volume de controle: Conservação de massa e o volume de controle; a equação da energia para um volume de controle; o processo em regime permanente; exemplos de processos em regime permanente; dispositivos com múltiplos fluxos; bocais e difusores; turbinas; compressores e bombas; trocadores de calor; dispositivos de estrangulamento; integração de sistemas; o processo em regime transiente.
5. Segunda lei da termodinâmica: Introduzindo a segunda lei; enunciados da segunda lei; o processo reversível; fatores que tornam um processo irreversível; o enunciado de Kelvin-Planck; aplicando a segunda lei a ciclos termodinâmicos; segunda lei de ciclos de potência interagindo com dois reservatórios; segunda lei relativos aos ciclos de refrigeração e bomba de calor interagindo com dois reservatórios; as escalas de temperatura Kelvin e internacional; desempenho máximo para ciclos operando entre dois reservatórios; ciclo de Carnot; aplicações na engenharia.
6. Entropia: Desigualdade de Clausius; entropia – uma propriedade do sistema; a entropia para uma substância pura; variação de entropia em processos reversíveis; duas relações termodinâmicas importantes; variação de entropia em um sólido ou líquido; variação de entropia em um gás ideal; processo politrópico reversível para um gás ideal; balanço de entropia para sistemas fechados; sentido dos processos; balanço da taxa de entropia para volumes de controle em regime permanente; processos isentrópicos; eficiências isentrópicas de turbinas, bocais, compressores e bombas; calor e trabalho em processos internamente reversíveis em regime permanente; comentários gerais sobre entropia e caos.
7. Análise da exergia: Exergia, trabalho reversível e irreversibilidade; exergia de um sistema; balanço de exergia para sistemas fechados; balanço da taxa de exergia para volumes de controle em regime permanente; eficiência exergética; termoeconomia.
8. Sistemas de potência a vapor: Usinas de potência a vapor; o ciclo de Rankine; superaquecimento, reaquecimento e ciclo supercrítico; ciclo de potência a vapor regenerativo; outras configurações do ciclo de potência a vapor; exergia de uma planta de potência a vapor.
9. Sistemas de potência a gás: Terminologia do motor; ciclo de ar-padrão Otto; ciclo de ar-padrão Diesel; ciclo de ar-padrão Dual; o ciclo Stirling; os ciclos Atkinson e Miller; instalações de potência com turbinas a gás; ciclo de ar-padrão Brayton; turbinas a gás regenerativas; turbinas a gás regenerativas com reaquecimento e inter-resfriamento; ciclos combinados baseados em turbinas a gás; instalações de potência com gaseificação integrada ao ciclo combinado; turbinas a gás para propulsão de aeronaves; conceitos preliminares do escoamento compressível; análise do escoamento unidimensional permanente em bocais e difusores; escoamento de gases ideais com calores específicos constantes em bocais e difusores.
10. Sistemas de refrigeração e de bombas de calor: Sistemas de refrigeração a vapor; análise dos sistemas de refrigeração por compressão de vapor; selecionando refrigerantes; outras aplicações dos sistemas de compressão de vapor; refrigeração por absorção; sistemas de bombas de calor; sistemas de refrigeração a gás.
11. Relações termodinâmicas: Utilização das equações de estado; relações entre propriedades; cálculo das variações de entropia, energia interna e entalpia; outras relações termodinâmicas; tabelas de propriedades termodinâmicas; diagramas de entalpia – entropia; relações p-v-T para misturas de gases; análise dos sistemas multicomponentes.
12. Mistura de gases ideais e aplicações à psicrometria: Composição da mistura; p-V-T para misturas de gases ideais; U-H-S e calores específicos; análise de sistemas que envolvem misturas; apresentação dos princípios da psicrometria; medição das temperaturas de bulbo úmido e de bulbo seco; cartas psicrométricas; análise de processos de condicionamento de ar; torres de resfriamento.

1. Moran, M. J., Shapiro, H. N., Boettner, D. D., Bailey, M. B., 2013, Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 7ª Edição, LTC: Rio de Janeiro – RJ.
2. Borgnakke, C., Sonntag, R. E., 2013, Fundamentos da Termodinâmica (Série Van Wylen), Tradução da 8ª Edição norte-americana, Blucher: São Paulo – SP.
3. Kroos, K. A., Potter, M. C., 2016, Termodinâmica para Engenheiros, Tradução da 1ª Edição norte-americana, Cengage Learning: Brasil.
4. Çengel, Y. A., Boles, M. A., 2013, Termodinâmica, 7ª Edição, McGraw-Hill: Porto Alegre – RS.

Não informado

1. Struchtrup, H., 2014, Thermodynamics and Energy Conversion, Springer: Berlin Heidelberg.
2. Bejan, A., 2016, Advanced Engineering Thermodynamics, 4th Edition, John Wiley & Sons.
3. Potter, M. C., Somerton, C. W., 2019, Thermodynamics for Engineers, 4th Edition, McGraw-Hill.