Universidade Nova de Lisboa

Universidade Nova de Lisboa

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Física II

Código

10353

Unidade Orgânica

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Departamento

Departamento de Física

Créditos

6.0

Professor responsável

António Alberto Dias, Maria Adelaide de Almeida Pedro de Jesus

Horas semanais

7

Total de horas

63

Língua de ensino

Português

Objectivos

No final desta unidade curricular o estudante terá adquirido conhecimentos, aptidões e competências

- nos processos físicos e respectivas leis que ocorrem em sistemas termodinâmicos, aplicada à análise de problemas de transferência de calor, e de conversão de calor em trabalho ou vice-versa, em particular a) fenómenos de transferência de calor como a condução, a convecção e a radiação, e aquisição de competências para implementação de sistemas dissipadores ou isoladores do calor elementares,; b)  estudo de transições de fase:; c) comprensão de ciclos termodinâmicos com o objectivo do estudo de máquinas térmicas, frigorificas e de bombas de calor, que lhes permita calcular rendimentos ou eficiências em ciclos operando com gás ideal em processos reversíveis; d) entropia e sua produção em processos concretos ; e) potenciais termodinâmicos; f) verificação experimental em aulas de laboratótio de alguns dos procesos físicos anteriormente descritos, e aquisição de competências na elaboração de relatórios e na análise de resultados experimentais.

 

 

Pré-requisitos

É recomendada a aprovação prévia nas disciplinas de

 "Análise Matemática I"

e

 "Física I".

Conteúdo

1. Energia
1.1 Revisões sobre a grandeza Energia
1.2 Energia Interna

2. Teoria Cinética dos Gases
2.1 Pressão, Temperatura
2.2 Equipartição de Energia; Distribuição de Maxwell Boltzmann
2.3 Livre Percurso Médio, Difusão, Pressão Osmótica.

3. Dinâmica de Fluidos
3.1 Densidade e Pressão: barométrica, manométrica e absoluta
3.2 Princípio de Arquimedes
3.3 Equações de Continuidade e de Bernoullie
3.4 Aplicações: Voar; Tubo de Venturi.
3.5 Viscosidade; regimes de movimento de fluidos viscosos
3.6 Lei de Poiseuille

4. Conceitos fundamentais da Termodinâmica
4.1 Sistema termodinâmico
4.2 Propriedades termodinâmicas
4.3 Processos termodinâmicos

5. Temperatura
5.1 Equilíbrio térmico. Lei zero da Termodinâmica.
5.2 Propriedades termométricas
5.3 Escalas de temperatura

6. Equações de Estado
6.1 Equação de Estado e superfície P-V-T
6.2 Equação de estado de um gás ideal
6.3 Equação de estado de um gás real
6.4 Transformações físicas (mudanças ou transições de fase)

7. Propriedades Térmicas da Matéria
7.1 Expansibilidade e Compressibilidade
7.2 Calor específico.

8. Primeira Lei da Termodinâmica
8.1 Trabalho
8.2 Calor
8.3 Conservação de energia - Primeira Lei da Termodinâmica
8.4 Entalpia
8.5 Equações de energia interna
8.6 Processos adiabáticos

9. Transferência de calor
9.1 Condução
9.2 Convecção
9.3 Radiação

10. Máquinas térmicas, máquinas frigoríficas e bombas de calor.
10.1 Diagrama de fluxo de energia numa máquina térmica. Rendimento
10.2 Motores de combustão externa – Ciclo de Stirling e máquina a vapor
10.3 Motores de combustão interna – Ciclo de Otto
10.4 Diagrama de fluxo de energia de um refrigerador. Eficiência
10.5 Diagrama de fluxo de energia de uma bomba de calor. Eficiência 

11. Segunda Lei da Termodinâmica
11.1 Segunda Lei – Enunciados de Kelvin e de Clausius
11.2 Teorema de Carnot; Temperatura termodinâmica
11.3 Entropia
11.4 Processos reversíveis e irreversíveis; Desigualdade de Clausius
11.5 Visão microscópica de Entropia
11.6 Diagramas T-S

12. Equações Fundamentais e Potenciais Termodinâmicos
12.1 Equações TdS; Exemplos de Aplicação
12.2 Potenciais Termodinâmicos; Evolução dos sistemas para o equilíbrio

13. Terceira Lei da Termodinâmica
13.1 Enunciado da Terceira Lei da Termodinâmica
13.2 Consequências da Terceira Lei

14. Sistemas Abertos
14.1 Modificação das equações
14.2 Potencial químico
14.3 Transições de fase.
14.4 Equação de Clausius-Clapeyron
14.5 Visão termodinâmica da difusão e da pressão osmótica.

Bibliografia

A: Fundamentals of Physics; Halliday/Resnick/Walker

B: Física (um curso universitário); Alonso e Finn ed. Brasileira, 1981, vol 1

C: Sebenta Fis II em Documentação de Apoio – Acetatos

D: Physics; Paul Tipler and Gene Mosca

E: Physics; Kane & Sternheim

Método de ensino

Informações gerais sobre o funcionamento da disciplina tais como regras, datas importantes, notas das avaliações e outras informações complementares estão disponíveis na página da disciplina no clip. Documentação necessária à realização das aulas práticas deverá ser consultada no no CLIP na pasta “Protocolos”. O programa, conteúdos programáticos das aulas e a bibliografia, estão disponíveis na página da disciplina no clip.  

A disciplina está dividida numa componente teórica e numa componente de laboratório. Os estudantes têm de ter sucesso escolar nas duas componentes.

As aulas teóricas decorrem em 2 sessões semanais de 1,5h e incluem resolução de problemas tipo. 

 As aulas práticas estão divididas em aulas de problemas e aulas laboratoriais. Nas primeiras são realizados alguns problemas das séries, bem como, em dois momentos de avaliação, dois problemas para nota. Nas aulas laboratoriais são realizados trabalhos experimentais com o objectivo de acompanhar e verificar fenómenos e processos físicos descritos nas aulas teóricas e a desenvolver competências na montagem de laboratório e na experimentação. Os alunos entregam 4 relatórios desses trabalhos.

Método de avaliação

A avaliação baseia-se em vários elementos de avaliação, compondo a componente teórica e a componente prática, descritas abaixo. 

 Componente Teórica

  1. A avaliação da componente teórica é efectuada através de provas (testes e exames).
  2. No âmbito da avaliação contínua serão efectuados 2 testes ao longo do semestre, cuja classificação será arredondada às décimas.
  3. A classificação da componente teórica (CT) é a média aritmética arredondada às unidades das classificações obtidas nos testes ou a classificação do exame final.
  4. Os estudantes que obtenham uma classificação CT igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente teórica.

Componente Prática

  1. As aulas práticas (laboratoriais) terão início no dia 13 de setembro.
  2. Na primeira aula prática de cada turno serão:  a) apresentadas em detalhe as regras de avaliação desta componente; b) confirmadas presencialmente as inscrições nos turnos; c) constituídos os grupos de trabalho (2 estudantes por grupo); d) efectuada uma revisão sobre o tratamento de dados.
  3. Os estudantes que não satisfaçam o nº 2.b poderão ter a sua inscrição no turno prático cancelada no CLIP.
  4. No limite das vagas disponíveis, poderão ser aceites mudanças de turno durante a primeira semana de aulas práticas. Para tal, os estudantes deverão contactar o docente responsável pelas aulas de laboratório por correio electrónico (Prof. António Dias, aad@fct.unl.pt).
  5. As aulas práticas serão dividas em aulas de laboratórios (AL) e aulas de problemas (AP).
  6. As AL têm a duração de 2 horas, e funcionam em semanas alternadas, salvo situações pontuais no princípio do semestre.
  7. Nas aulas de laboratório serão realizados 4 trabalhos de laboratório (TL).
  8. Os estudantes que realizem os TL e que preencham adequadamente mini-relatório (MR) sobre o TL terão uma classificação em cada MR entre 10,0 e 14,0 valores.
  9. A classificação da componente prática de laboratório (CPL) é a média aritmética arredondada às décimas das classificações obtidas nos MR.
  10. As AP serão 7, incluindo a avaliação de problemas, têm a duração de 1 hora, e não funcionam no laboratório.
  11. Durante as AP serão discutidos e resolvidos problemas sobre a matéria leccionada nas aulas teóricas.
  12. Os estudantes que obtenham uma classificação CPL superior ou igual a 10,0 valores estão admitidos a duas provas de problemas, cuja classificação (CPP) máxima em conjunto será de 6,0 valores. Cada prova será constituída por apenas um problema.
  13. A classificação da componente prática (CP) é obtida pela seguinte expressão, com o resultado final arredondado às unidades: 
                                        CP=CPL+CPP.
  14. Os estudantes que obtenham uma classificação CP igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente prática.

Frequência

  1. Os estudantes aprovados na componente prática obtêm frequência à unidade curricular.
  2. A frequência obtida nos dois últimos anos lectivos é válida no corrente ano lectivo. Consequentemente, os estudantes que tenham obtido frequência nos dois últimos anos lectivos não se podem inscrever nos turnos práticos.
  3. A frequência obtida anteriormente só tem validade de 2 anos, pelo que aluno com 4 ou mais inscrições deverão contactar o docente responsável pelas aulas de laboratório por correio electrónico (Prof. António Dias, aad@fct.unl.pt), indicando por ordem de preferência, 2 turnos com diferentes horários. O professor responsável pelos laboratório fará a inscrição destes alunos nos turnos mediante vagas.
  4. A lista dos estudantes que obtiveram frequência em anos lectivos anteriores está no CLIP em "Documentação de Apoio > Outros > Fisica_II_18-19_Frequencia_Anos_Anteriores.pdf".
  5. Na eventualidade de não constar com frequência um estudante que tenha obtido frequência em anos lectivos anteriores, esse estudante deverá enviar um email ao responsável da unidade curricular, até às 19h do dia 9 de Março (6ª feira), com o Assunto “Frequência obtida anteriormente”, o nome completo, o número actual (e o número anterior se for esse o caso), o ano em que obteve a frequência e uma cópia da pauta (que está no CLIP) onde conste a informação que obteve frequência.
  6. A partir do dia 9 de Março, o documento de frequência anterior será definitivo.

Aprovação

  1. Os estudantes aprovados simultaneamente nas componentes teórica e prática obtêm aprovação na unidade curricular.

Classificação Final dos Estudantes

  1. A classificação final (CF) dos estudantes que obtiveram frequência no presente ano lectivo é o resultado da seguinte expressão aproximado às unidades:
    CF=CT×0.7+CP×0.3
    A classificação final (CF) dos estudantes que obtiveram frequência num ano lectivo anterior é o resultado da seguinte expressão:
    CF=CT

  2. Os estudantes que na ponderação enumerada no nº 2 obtenham classificação final superior a 16 valores são admitidos a uma prova adicional (ex:oral).

  3. Na prova adicional mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.

  4. A ausência à prova adicional referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.

Melhoria de Nota

  1. Os estudantes que pretendam efectuar melhoria de nota devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
  2. Os estudantes que tenham obtido aprovação na Unidade Curricular (na componente laboratorial e na componente teórica) no corrente ano lectivo de 2017/2018, ou no ano lectivo 2016/17, podem melhorar apenas a classificação da componente teórica.
  3. Em qualquer dos dois casos referidos no número anterior, as classificações da outra componente de avaliação (CP) obtida quer no próprio ano, quer no ano anterior, contribuem da forma prevista para a nova classificação final em caso de melhoria efectiva.
  4. A nova classificação final é obtida seguindo a fórmula referida acima.
  5. Os estudantes que obtenham classificação final superior a 16 valores são admitidos a uma prova adicional (ex:oral).
  6. Na prova adicional mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
  7. A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
  8. Nos restantes casos, não previstos nos números anteriores, o estudante não melhora a classificação.

Regras Adicionais – Conduta na Sala de Aula

  1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem é exigido aos estudantes que respeitem as seguintes regras de conduta na sala de aula:
    1. Pontualidade: Os estudantes deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Os docentes impedirão a entrada dos estudantes que cheguem mais de 5 minutos atrasados;
    2. Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação activa exige que os estudantes preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
    3. Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os estudantes que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula;
    4. A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos electrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.

Regras Adicionais – Testes e Exame

  1. Cada teste incidirá essencialmente sobre toda a matéria leccionada nas aulas teóricas até à aula teórica anterior ao teste.
  2. Apesar de a avaliação nos testes não ser cumulativa, e devido à natureza dos assuntos abordados nesta Unidade Curricular, não é excluído que um elemento de avaliação se socorra de conhecimentos respeitantes à matéria avaliada em elemento(s) anterior(es).
  3. O horário e salas para os testes estão (estarão) no CLIP.
  4. Os estudantes só poderão ter consigo durante a prova de avaliação:
    1. Caneta/esferográfica;
    2. Documento de identificação com fotografia;
    3. Máquina de calcular científica, não programável e não gráfica.
  5. Durante a realização das provas não é permitida a utilização de aparelhos electrónicos, tais como máquinas de calcular e telemóveis (os quais devem estar desligados e não podem estar sobre as mesas onde é realizada a prova).
  6. Não é permitido desagrafar as folhas dos cadernos com os enunciados e com as resoluções feitas pelos estudantes na prova.
  7. A prova será anulada se não forem satisfeitos os nºs 4, 5 ou 6.
  8. Os estudantes que cometam fraude numa prova de avaliação (Teste ou Exame) terão a referida prova anulada, estão automaticamente reprovados na unidade curricular no presente ano lectivo, e perdem a frequência caso já a tenham obtido em anos lectivo anteriores, o que implica que terão que obter frequência no ano lectivo seguinte.

 

 

Cursos