Thermodynamics
Code
10540
Academic unit
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Department
Departamento de Física
Credits
6.0
Teacher in charge
Ana Cristina Gomes da Silva, João Paulo Lança Pinto Casquilho
Weekly hours
6
Total hours
88
Teaching language
Português
Objectives
At the end of this subject the student should have obtained knowledge, ability and competences in
-the physical processes and the Laws of Thermodynamics, in particular a) heat transfer by conduction, convection and radiation b) phase transitions c) thermodynamic cycles for the study of heat engines, heat pumps and refrigerators and the calculation of the respective efficiency when operating with ideal gases in reversible processes d) experimental study of some of these processes
Prerequisites
Approval in the subjects
"Análise Matemática I"
and "Physics I-Mechanics" is recommended.
Subject matter
Introduction
2. Fundamental concepts
2.1. Thermodynamic systems
2.2. Thermodynamic properties
2.3. Thermodynamic processes
3. Temperature and state equation
3.1. Thermometric properties
3.2. Thermal balance
3.3. Thermal scales
3.4. Ideal gas state equation - PvT surface
3.5. Real gas state equation
3.6. Phase transitions
4. Kinetic theory
4.1. The theorem of equipartition of energy
4.2. Specific heat classical theory
5. First law of thermodynamics - energy conservation
5.1. Work
5.2. Heat
5.3. Enthalpy
5.4. Specific heat and latent heat
5.5. Internal energy
5.6. Thermal machines, thermal pumps and refrigerators
5.7. Heat transfer
6. Second law of thermodynamics - Entropy
6.1. Kelvin and Clausius formulations
6.2. Carnot''''''''''''''''''''''''''''''''s theorem
6.3. Thermodynamic temperature
6.4. Entropy
6.5. Entropy change in reversible processes
6.6. Clausius inequality
6.7. Entropy formulation of the second law
7. Combined first and second law of thermodynamics
7.1. Using T and V as independent variables
7.2. Using T and P as independent variables
7.3. TdS equations
7.4. Properties of pure substances
7.5. Properties of ideal gases
7.6. Properties of van der Waals''''''''''''''''''''''''''''''''s gases
8. Introduction to Statistical Thermodynamics
8.1. Statistical definiton of entropy.
8.2. Thermodynamic potentials and Maxwell relations
9. Third law of thermodynamics - zero point
Bibliography
M. L. Costa, A. dias, M.C. Lança – Termodinâmica, FCT-UNL 2012.
J.P. Casquilho, P.I.C. Teixeira, Introdução à Física Estatística, IST Press 2011
M. W. Zemansky, R. H. Dittman, Heat and Thermodynamics, 6th Ed.
Y. A. Çengel, M. A. Boles, Termodinâmica, 3ª Ed.
Teaching method
The information on the functioning of the subject will be available in the CLIP, either in the "Avisos" or in the folders of "Documentação de apoio", during the teaching semester.
This subject is divided in a theoretic component and a laboratory component. Both components require successful assessment results.
The theory, including problems, is teached twice a week in lectures. The inscription in a given lecture class is required for the students at first inscription in the subject.
The laboratory is teached every two weeks. The inscription in a given class is mandatory for the students at first inscription in the subject.
Evaluation method
"Frequency" is mandatory for this curicular unit. "Frequency" is obtained when the minimum final grade obteined in the pravtical component of Curricular Unit is 100 ponits (0-200).
Frequency obtained in previous years is still valid for the present scholl year.
5 Sessões de laboratório com relatório escrito + 5 Sessões de reolução de problemas
Classificação obtida para FREQUÊNCIA (F)
n número de faltas às aulas de laboratório:
Se n=1 há penalização ver fórmula abaixo.
Se n=2 não obtém frequência.
m número de faltas às aulas de problemas:
se m> 1 há penalização. Ver fórmula abaixo.
F=F1-n F1/10-m F1/10
F1=(R1+D1+R2+D2)/4
Notas Ri e Di e F e F1 arredondadas à unidade.
Obtém frequência se F maior ou igual a 10 valores (0-20 valores)
Componente TEORICA:
2 testes escritos intermédios (2h30 cada).
APROVAÇÃO com avaliação contínua se:
Obtém aprovação à disciplina
Se F maior ou igual a 10 valores (0-20 valores) E se (T1+T2)/2 maior ou igual a 10 valores.
FG1=0.5 F + 0.5 (T1+T2)/2.
Nota final FG
Reprovado com avaliação contínua mas acesso a exame se:
F nota mínima 10 valores.
APROVAÇÃO por exame se:
FG2=0.5 F + 0.5 Exame
F nota mínima 10 valores e se Exame maior ou igual a 10 valores, FG2 nota mínima 10 valores.
NOTAS INTERMÉDIAS DOS TESTES: Arredondadas às décimas.
Grade defense
No caso de o(a) estudante ter obtido classificação final maior ou igual a 18 valores (0-20) terá lugar uma defesa de nota através de uma prova oral. Em caso de falta ou desistência à prova de defesa de nota, a classificação final será 17 valores. Na prova oral de defesa de nota a classificação obtida poderá ser igual ou inferior (em um valor) à classificação trazida para a defesa.