A segunda lei da termodinâmica

Considering intrinsic characteristics of the system exclusively, both statistical and information theory interpretations of the second law are used to provide more comprehensive meanings for the concepts of entropy, temperature, and Helmholtz and Gibbs energies. The coherence of Clausius inequality to these concepts is emphasized. The aim of this work is to re-discuss the second law of thermodynamics in accordance to homogeneous processes thermodynamics, a temporal science which is the very special oversimplification of continuum mechanics for spatially constant intensive properties.

A formulação ab-initio da segunda lei da termodinâmica

This paper deals with Carathédory's formulation of the second law of thermodynamics. The material is presented in a didatical way, which allows a second year undergraduate student to follow the formalism. An application is made to an ideal gas with two independent variables. A criticism to Carnot formulation of the second law and an investigation of the historical origins of the Carathéodory formalism are also presented.

A segunda lei da termodinâmica

Considering intrinsic characteristics of the system exclusively, both statistical and information theory interpretations of the second law are used to provide more comprehensive meanings for the concepts of entropy, temperature, and Helmholtz and Gibbs energies. The coherence of Clausius inequality to these concepts is emphasized. The aim of this work is to re-discuss the second law of thermodynamics in accordance to homogeneous processes thermodynamics, a temporal science which is the very special oversimplification of continuum mechanics for spatially constant intensive properties.

Segunda lei da termodinâmica

Apresenta os dois enunciados mais importantes da segunda lei da termodinâmica. Apresenta as máquinas térmicas, dispositivos que produzem trabalho a partir de calor em processo cíclico, citando exemplo. Apresenta refrigeradores térmicos simples, que funcionam como aquecedores quando invertidos. Apresenta o ciclo de Carnot, definindo e equacionando as quatro etapas e ilustrando em um diagrama.

Entropia e a segunda lei da termodinâmica

Apresenta entropia por meio da desigualdade de Clausius, demonstrando essa desigualdade para máquinas térmicas e ciclos de refrigeração, concluindo que a igualdade se aplica a ciclos reversíveis e a desigualdade a ciclos irreversíveis. Define entropia como uma propriedade termodinâmica extensiva, e apresenta as equações para calcular a entropia. Apresenta o diagrama TS, faz a representação de um ciclo termodinâmico e do ciclo de Carnot nesse diagrama. Apresenta equações para cálculo de eficiência máquinas térmicas e rendimento de refrigeradores. Apresenta considerações de entropia para gases ideais.

Segunda lei da termodinâmica e a entropia

Apresenta algumas observações experimentais que fornecem embasamento para a segunda lei da termodinâmica, os enunciados de Clausius e Kelvin-Planck. Demonstra através de esquemas o princípio de funcionamento das máquinas térmicas e dos refrigeradores, das máquinas ideais (descrição do ciclo de Carnot) e a representação dos ciclos de potência e de refrigeração num diagrama p-v. Avalia o rendimento de máquinas térmicas ideais. Posteriormente, define o conceito de entropia e suas aplicações, como calcular variações desta propriedade termodinâmica em diferentes processos, em líquidos, sólidos e gases ideais.

A segunda lei generalizada da termodinâmica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determinação da difusividade efetiva de raiz de chicória

Inulin is a fructooligosacharide found in diverse agricultural products, amongst them garlic, banana, Jerusalem artichoke and chicory root. Inulin generally is used in developed countries, as a substitute of sugar and/or fat due to its characteristics of fitting as functional and dietary food. Chicory root is usually used as source and raw material for commercial extration of inulin. The experiments consisted on drying sliced chicory roots based on a factorial experimental design in a convective dryer whose alows the air to pass perpendicularly through the tray. Effective diffusivity (dependent variable) has been determined for each experimental combination of independent variables (air temperature and velocity). The data curves have been fitted by the solution of the second Fick law and Page's model. Effective difusivity varied from 3.51 x 10-10 m² s-1 to 1.036 x 10-10 m² s-1. It is concluded that, for the range of studied values, air temperature is the only statistically significant variable. So, a first order mathematical model was obtained, representing effective diffusivity behavior as function of air temperature. The best drying condition was correspondent to the trial using the highest drying air temperature.

Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem

A secagem de produtos agrícolas é largamente utilizada no mundo para o controle e a manutenção da qualidade dos produtos agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi modelar o processo de secagem e obter os parâmetros termodinâmicos de frutos de café (Coffea Arabica L.), cultivar Catuaí Amarelo, para três diferentes condições de temperatura e umidade relativa (35 ºC e 32,1%; 45 ºC e 15,7%; e 55 ºC e 10,2%). Foram utilizados frutos de café colhidos manualmente com teor inicial de água de 1,25 (b.s.) e submetidos à secagem até atingirem o teor médio de 0,13 (b.s). Seis modelos matemáticos usualmente utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas foram ajustados aos dados experimentais. A segunda lei de Fick foi utilizada para obter os coeficientes de difusão dos frutos de café por meio da cinética da secagem. A energia de ativação para a secagem dos frutos de café, bem como a entropia, entalpia e energia livre de Gibbs, foram obtidas. O modelo de Midili modificado foi o que melhor representou o fenômeno de secagem de frutos de café. Os valores do coeficiente de difusão obtidos foram 2,99 x 10-11, 2,39 x 10-11 e 5,98 x 10-11 m² s-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, respectivamente. A entalpia diminuiu com o aumento da temperatura do ar de secagem, bem como a entropia. A energia livre de Gibbs aumentou com o aumento da temperatura.

Determinação da difusividade efetiva de raiz de chicória

A inulina é um frutooligossacarídeo encontrado em diversos produtos agrícolas, dentre os quais o alho, a banana, a alcachofra de Jerusalém e a raiz de chicória. A inulina é geralmente utilizada em países desenvolvidos, como substituto do açúcar e/ou gordura devido as suas características que a enquadram como alimento funcional e dietético. A raiz de chicória é utilizada como fonte e matéria-prima para a extração comercial de inulina. Os experimentos constituíram-se na secagem das raízes fatiadas em um secador convectivo com fluxo do ar perpendicular, com base em um planejamento fatorial. Pôde-se determinar a difusividade efetiva (variável dependente) para cada uma das combinações das variáveis independentes (temperatura e velocidade do ar), sendo as curvas desses resultados ajustadas pela solução da Segunda Lei de Fick e pelo modelo de Page. A difusividade efetiva variou de 3,51 x 10-10 m² s-1 até 10,36 x 10-10 m² s-1. Concluiu-se que, para a região de valores estudada, somente a temperatura do ar é estatisticamente significativa. Obteve-se, assim, modelo matemático de primeira ordem, representando o comportamento da difusividade efetiva em função da temperatura do ar. A melhor condição de secagem obtida foi a que utiliza a maior temperatura de ar de secagem.

Determinação da difusividade e da energia de ativação para feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde, com base no comportamento da secagem

Neste artigo, teve-se o objetivo de determinar curvas de secagem em camada fina para grãos de feijão macassar, variedade sempre-verde. Visou-se, também, à determinação da difusividade efetiva da água no interior do produto, bem como a energia de ativação. Para tal, foram utilizadas amostras com 150 g de feijão com teor inicial de água de 37% (bu), nas temperaturas de 40; 50 e 60 ºC. A velocidade do ar do secador convectivo foi mantida em 1,0 m s-1 e, durante todo o processo, os valores médios da temperatura e da umidade relativa do ar ambiente foram, respectivamente, 29 ºC e 58%. A difusividade efetiva da água no produto foi determinada, em cada temperatura, por meio da lei de Fick, pressupondo um modelo esférico para os grãos. Uma expressão para a difusividade efetiva da água em função da temperatura foi determinada por meio do ajuste da equação de Arrhenius aos dados obtidos. A análise dos resultados possibilita concluir que a equação de Page representa, de forma satisfatória, o processo de secagem em todas as condições estudadas. O modelo esférico estabelecido para os grãos é satisfatório, resultando em difusividade efetiva que variou de 7,13x10-11 até 14,0x10-11 m²s-1, e em energia de ativação igual a 26,9 kJ mol-1. Foi observado que, para a temperatura do ar de secagem mantida em 60 ºC, houve a formação de fissuras em quantidade significativa de grãos.

Efeito do pré-tratamento osmótico com sacarose e cloreto de sódio sobre a secagem convectiva de abóbora

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de pré-tratamentos osmóticos sobre a cinética de secagem de fatias de abóbora (Cucurbita moschata) e sobre características sensoriais do produto seco, utilizando sacarose e NaCl como solutos. Condições de pré-tratamento foram selecionadas com base na relação perda de água/ganho de solutos e na limitação de conteúdo de sal no produto final. Amostras tratadas nas condições selecionadas (50% de sacarose; 47% de sacarose e 3% de NaCl; 40% de sacarose; 37% de sacarose e 3% de NaCl, p/p, 1 hora) e amostras não tratadas foram secas com ar aquecido a 70 °C, 2 m/s. A cinética de secagem foi descrita pela Segunda Lei de Fick. Coeficientes de difusão efetivos de água foram determinados considerando-se a espessura inicial e a espessura média das fatias durante a secagem. As difusividades determinadas em amostras tratadas e não tratadas resultaram próximas quando a espessura média foi utilizada. Amostras tratadas apresentaram taxas de secagem maiores que amostras sem tratamento, mostrando que os pré-tratamentos melhoraram a eficiência do processo. Os tratamentos também melhoram a cor e a aparência geral das fatias secas, em relação às amostras sem tratamento.

Análise de estruturas de concreto armado sujeitas à corrosão de armadura por cloretos através do método dos elementos finitos

A corrosão da annadura é um dos principais problemas para um grande número de es1ruturas de concreto annado por causa da redução substancial da área de aço, da perda de aderência, da fonnação de fissuras e lascamento do concreto. O modelo tridimensional proposto por este trabalho é baseado no processo de corrosão iniciado por ataque de cloretos e propagado a partir de micropilhas de corrosão, utilizando o método dos elementos finitos. A influência da temperatura, da umidade relativa do concreto, da ligação dos cloretos com compostos do concreto, da fonnação de fissuras provenientes do carregamento e da resistência ôhmica do concreto são levados em consideração. O modelo é dividido em 4 módulos que interagem entre si, sendo eles: análise estrutural, transferência de calor, difusão de cloretos e corrosão eletroquímica. O modelo computacional para a análise estrutural utiliza dois procedimentos. No primeiro busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com comportamento elasto-viscoplástico, associado com modelos de annadura incorporada e fissuras distribuídas.No segundo, detennina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo com a teoria da solidificação proposta por Bazant e Prasannan (1989), utilizando as cadeias Kelvin, apresentando ótimos resultados com uma grande economia computacional. O processo de transferência de calor é baseado na fonnulação tridimensional da equação de Helmholtz, com condições de contorno de fluxos provenientes da radiação solar, convecção e radiação, apresentando bons resultados em relação a fonnulações analíticas. Para análise de vigas com a variação da temperatura média diária, constatou-se que as mesmas se encontram em equilíbrio ténnico com o ambiente A análise de difusão de cloretos implementada apresentou um comportamento idêntico ao da segunda lei de Fick para casos unidimensionais. Para análises de vigas carregadas se constatou que as fissuras provenientes de cargas de serviço não influenciam o processo de difusão e que o coeficiente de difusão referencial é o principal parâmetro na análise. O modelo de corrosão eletroquímica é baseado na fonnulação proposta por Liu (1996), obtendo-se como resultado a taxa de corrosão em função do tempo.

Efeito do pré-tratamento osmótico com sacarose e cloreto de sódio sobre a secagem convectiva de abóbora

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Salting kinetics and salt diffusivities in farmed Pantanal caiman muscle

A criação de jacaré do Pantanal (Caiman crocodilus yacare) em cativeiro tem sido estimulada, e entre as técnicas de processamento de sua carne, a salga é um processo de conservação relativamente simples e de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de difusão de cloreto de sódio em carne de jacaré do Pantanal criado em cativeiro, durante a salga úmida. Foram utilizados volumes limitados de salmoura e os experimentos foram realizados com relações salmoura/músculo de 3, 4 e 5, com concentrações de salmoura de 15%, 20% e 25% em peso e temperaturas de 10, 15 e 20ºC. A solução analítica da segunda lei de Fick, considerando difusão unidimensional em uma placa infinita em contato com uma solução bem agitada de volume limitado, foi utilizada para calcular os coeficientes de difusão efetivos de sal e estimar o conteúdo de cloreto de sódio nos filés. Obteve-se boa concordância entre o modelo analítico considerado e os dados experimentais. As difusividades do sal nos filés ocorreram na faixa de 0,47x10-10 a 9,62x10-10 m²/s.