TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR Período: 2015/2 PLANO DE ENSINO Professora Regente: Dra. Maria Laura Gomes Silva da Luz Código: 570065 Cursos: Créditos: 06 Ano: 2015 Engenharia Agrícola (5 o semestre - obrigatória), Engenharia Industrial Madeireira (6 o semestre obrigatória), Engenharia Civil (optativa) Carga horária semanal: 4 teóricas e 2 de exercícios Semestre letivo: segundo Pré-requisitos: Introdução à Engenharia, Física básica, Cálculo integral Horário: segundas-feiras das 8 h às 10 h e quartas-feiras das 8h às 11h 40 min DOCÊNCIA Regente: Profa. Maria Laura Luz (6h/sem) Colaborador: Prof. Carlos Alberto Silveira da Luz (2h/sem) EMENTA Propriedades termodinâmicas. Conservação de energia. Relações energéticas. O gás perfeito. Processos e ciclos termodinâmicos. Entropia e o segundo princípio da termodinâmica. Termodinâmica dos vapores. Higrometria. Transmissão de calor por condução, convenção e radiação. Transmissão de calor entre dois fluidos separados por uma parede. Refrigeração industrial. OBJETIVO GERAL Dar conhecimentos básicos de termodinâmica, transferência de calor, psicrometria e refrigeração industrial, que servirão de base para o desenvolvimento de diversas disciplinas subsequentes. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Dar conhecimento das propriedades e processos termodinâmicos, que por sua vez compõem os ciclos termodinâmicos, nos quais se baseiam os motores a combustão interna; dando o embasamento termodinâmico para que o aluno compreenda o funcionamento mecânico das máquinas em disciplinas subsequentes; Dar conhecimento das formas de transferência de calor e suas características para que o aluno seja capaz de identificá-las, bem como possa ter elementos para resolver problemas, aprendendo o mecanismo de cada uma delas; Dar conhecimento ao aluno da termodinâmica de vapores básica, para o entendimento da psicrometria, uso do gráfico psicrométrico e cálculos afins; Dar noções de refrigeração industrial e desenvolver um projeto didático no assunto. 1
METODOLOGIA Aulas teóricas e de exercícios Quatro provas individuais escritas de exercícios Oito provinhas individuais rápidas só teóricas (quiz) Projeto de uma instalação frigorífica Provas serão realizadas ao término de cada 4 Unidades e os Quiz na aula seguinte após cada 2 Unidades dadas As provas serão com consulta do livro texto ou de qualquer outro sem exercícios resolvidos e os quiz serão sem consulta Não será admitido xerox dos livros texto e de exercícios Sempre desligar o celular em aula Cobrança de presença Serão propostos exercícios ao final de cada Unidade, que o aluno deverá realizar para consolidar os conhecimentos teóricos A ausência ou atraso em uma avaliação acarretará automaticamente que aquele aluno somente poderá recuperar a nota no exame, pois não haverá optativa Quiz de recuperação somente com atestado médico via Coordenação do Colegiado O aluno deverá se apresentar para as provas com seu material individual, não sendo permitido empréstimo de material de colegas durante as provas O projeto será realizado em grupo Os grupos serão estabelecidos pela professora, de acordo com as médias dos alunos na disciplina até o momento O projeto será apresentado oralmente por um membro do grupo que será sorteado no dia da apresentação, com duração de cerca de 15 minutos Os grupos se apresentarão individualmente, em horário de aula, em ordem sorteada Entra na sala um grupo de cada vez A ausência ou atraso do aluno na apresentação do projeto acarretará automaticamente em avaliação zero para ele, não afetando o grupo Um elemento do grupo será sorteado para apresentar o projeto O grupo poderá apenas assistir a apresentação, sem interferir A nota que este obtiver será dada a todo o grupo ATENDIMENTO EXTRA-CLASSE Agendar atendimento para dúvidas por e-mail que será dado na minha sala no 4 o andar no CEng (sala 404A) Em caso de pequenas dúvidas, estas poderão ser resolvidas por e-mails, que SEMPRE serão respondidos, se encaminhados em horários de trabalho CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Unidade I - Propriedades Termodinâmicas Unidade II - Conservação da Energia 2
Unidade III - Relações Energéticas Unidade IV - O Gás Perfeito Unidade V - Segundo Princípio da Termodinâmica Unidade VI - Processos Termodinâmicos Unidade VII - Ciclos Termodinâmicos Unidade VIII - Motores a Combustão Interna Unidade IX - Transmissão de Calor por Condução Unidade X - Transmissão de Calor por Convecção Unidade XI - Transmissão de Calor por Radiação Unidade XII - Transmissão de Calor entre Dois Fluidos Separados por Parede Unidade XIII - Termodinâmica de Vapores Unidade XIV - Higrometria Unidade XV - Refrigeração Industrial CRONOGRAMA DE ATIVIDADES PARA O SEGUNDO SEMESTRE DE 2015 Agosto: 10 - Apresentação do Plano de Ensino da Disciplina 12 - Unidade I 17 - Unidade II e exercícios 19 - Exercícios Quiz 1 24 - Unidade III e exercícios 26 - Unidade IV 31 - Exercícios Quiz 2 Setembro: 02 - Unidade V e exercícios 07 - Feriado 09- Primeira Prova 14 - Unidade VI e exercícios 16 - Unidade VII e exercícios Quiz 3 21- Unidade VIII e exercícios 23 - Unidade IX Quiz 4 28 - Unidade X e exercícios 30 - Segunda Prova Outubro: 05 - Exercícios 07 - Unidade XI Quiz 5 12 - Feriado 14 - Unidade XII 19 - Unidade XIII 21 - Exercícios Quiz 6 26 - Unidade XIV 28 - Exercícios Quiz 7 Novembro: 02 - Feriado 3
04 - Terceira Prova 09- Unidade XV e Projeto de Refrigeração 11 - Execução do Projeto Quiz 8 16 - Exercícios e Execução do Projeto 18 - Execução do Projeto 23 - Execução do Projeto 25 - Quarta Prova 30 - Execução do Projeto Dezembro: 02 - Apresentação e entrega do projeto 07 - Revisão para exame 09 - Exame final ATIVIDADES DISCENTES Os discentes deverão resolver em horário extra-classe as listas de exercícios propostas ao final de cada Unidade vista em aula. Nas aulas de exercícios serão resolvidas as dúvidas dos exercícios. Os discentes deverão realizar um trabalho final, em grupo, em horário extra-classe. Nos horários de aula será feita a orientação de como realizar o projeto, solução de dúvidas e apresentação do projeto por parte dos alunos. AVALIAÇÃO Serão propostas três abordagens como critério de avaliação: 1) provas individuais rápidas (quiz) somente teóricas, para consolidação dos conhecimentos, sem consulta; 2) provas individuais de resolução de exercícios, com consulta de teoria, fórmulas e conversões de unidades; 3) trabalho em grupo de execução de cálculos de projeto. A média semestral será a média aritmética das 4 notas, cada uma delas constituída de nota de prova e quiz e a última com a inclusão do projeto. Notas 1 a 3: 60% Provas + 40% Média de Quiz Nota 4: 40% Projeto + 30% Prova + 30% Méd. Quiz Nota final: (Nota 1 + Nota 2 + Nota 3 + Nota 4)/4 Exemplo: A Nota 1 se compões de: Unidade I + Unidade II Quiz 1 Unidade III + Unidade IV Quiz 2 Média dos Quiz = (Nota do Quiz 1 + Nota do Quiz 2)/2 * 0,3 = Nota Parcial 1 Unidades I a IV Prova 1 Nota da Prova 1 * 0,6 = Nota Parcial 2 Nota 1 = Nota Parcial 1 + Nota Parcial 2 BIBLIOGRAFIA Básica: LUZ, Maria Laura Gomes Silva. Termodinâmica e transferência de calor. 2.ed.Pelotas: Editora e Gráfica UFPel, 2008. 281p. 4
LUZ, Maria Laura Gomes Silva. Termodinâmica e transferência de calor: exercícios resolvidos. Pelotas: Editora e Gráfica UFPel, 2010. 142p. Complementar: ABBOT, Michael M.; VAN NESS, Hendrick C. Thermodynamics: theory and problems. 2.ed. New York: McGraw-Hill, 1989. 362p. BAYLEY, F.J. et al. Heat transfer. New York: Barnes & Noble, 1972. 438p. BURGHARDT, M. David. Engineering thermodinamics with applications. New York: Harper & Row Publishers, 1978. 502p. BURLANGER, P.; ADAM, B. Motores Diesel. HEMUS, [s.d.]. 660p, CIMBLERIS, Borisas. Termodinâmica: problemas. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1966. 206p. COSTA, Ennio Cruz da. Física aplicada à construção: conforto térmico. 2.ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1974. 260p. COSTA, Ennio Cruz da. Física industrial: refrigeração.v.1. Porto Alegre: Emma-PUC, 1975. 193p. COSTA, Ennio Cruz da. Física industrial: termodinâmica - Parte I. Tomo I. Porto Alegre: Globo, 1971. 249p. COSTA, Ennio Cruz da. Física industrial: termodinâmica - Parte II. Tomo I. Porto Alegre: Globo, 1971. 237p. COSTA, Ennio Cruz da. Transmissão de calor. Tomo V. Porto Alegre: Globo, 1967. 408p. DOSSAT, Roy J. Princípios de refrigeração. São Paulo: Hemus, [s.d.]. 884p. FAIRES, Virgil Moring; SIMMANG, Clifford Max. Termodinâmica. 6.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1983. 603p. FAIRES, Virgil M. Termodinâmica. 4.ed. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1966. 879p. FINN, C.B.P. Thermal physics: physics and its application. 2.ed. United Kindom: Stanley Thornes, 1998. 256p. HALL, Newman A.; IBELE, Warren E. Engineering thermodynamics. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1960. 643p. INCROPERA, Frank P.; WITT, David P.de. Fundamentos de transferência de calor e massa. 3.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1992, 455p. JONES, W.P. Engenharia de ar condicionado. Rio de Janeiro: Campus, 1983. 506p. KEENAN, Joseph H. Thermodynamics. Cambridge: M.I.T., 1970. 507p. KERN, Donald Q. Process heat transfer. New York: McGraw-Hill, 1990. 871p. KREITH, Frank. Princípios da transmissão de calor. São Paulo: Edgard Blücher, 1969. 641p. LEE, John F.; SEARS, Francis Weston. Termodinâmica. São Paulo: Ao Livro Técnico, 1969. 667p. MACEDO, H.; LUIZ, A.M. Problemas de termodinâmica básica: física e química. São Paulo: Edgard Blücher, 1978. 323p. MORAN, Michael J.; SHAPIRO, Howard N. Princípios de termodinâmica para engenharia. 4.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 681p. 5
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