Nesta tese estuda-se o comportamento mecânico de resíduos sólidos urbanos provenientes do aterro sanitário Bandeirantes (SP - Brasil) por meio de ensaios de campo e de laboratório, bem como, através de dados de monitoramento de recalques in situ. Os dados são analisados e algumas conclusões a respeito do comportamento do resíduo sólido urbano são apresentadas. Resultados de ensaios de campo, tais como, sondagens de simples reconhecimento com medida de SPT (Standard Penetration Test), ensaios penetrométricos tipo CPT (Cone Penetration Test), ensaios de infiltração, sondagens a trado para coleta de amostras, ensaio cross-hole e ensaio de resistividade elétrica são apresentados e discutidos, enfatizando as dificuldades de execução e a faixa de valores obtidos. Os ensaios de laboratório foram executados em amostras remoldadas, coletadas em dois furos de trado (40 cm de diâmetro), até cerca de 30 m de profundidade. O resíduo tem cerca de 15 anos de aterrado e os ensaios físicos e químicos executados mostraram que este é composto de cerca de 50% de uma fração pastosa com baixos valores de DQO (demanda química de oxigênio) e STV (sólidos totais voláteis), os quais demonstram que o resíduo já atingiu um avançado grau de decomposição. A resistência ao cisalhamento do resíduo foi avaliada a partir de ensaios triaxiais não drenados (CU) e drenados (CD), utilizando corpos de prova saturados e não saturados de grandes dimensões (15 x 30 cm e 20 x 40 cm). Desses ensaios obteve-se que os parâmetros de resistência ao cisalhamento do resíduo sólido urbano são largamente dependentes da deformação da amostra, e não foi observado nenhum pico ou valor último nas curvas tensão-deformação. Os valores obtidos estão de acordo com alguns resultados disponíveis na literatura para ensaios de laboratório e retro-análise. Os ensaios de compressão confinada, executados num consolidômetro de grande diâmetro (385 mm), mostraram uma rápida compressão inicial e primária e uma grande compressão secundária. As medidas de campo também mostraram deformações dessa natureza, as quais podem ser divididas em duas etapas: a primeira, relacionada à fase inicial do aterro e a segunda, associada, principalmente, à degradação química e biológica do resíduo. / This thesis deals with the mechanical behavior of urban solid waste from Bandeirantes sanitary landfill (São Paulo, Brazil). Field and laboratory tests, as well as data from field instrumentation (settlement) were obtained and used in the analysis. Results of in situ tests such as standard penetration test (SPT), cone penetration test (CPT), infiltration tests, auger boring for sampling, cross-hole test and electric resistivity are presented and discussed focusing on the difficulties in performing them as well as their potential as a source of design parameters. Laboratory tests were performed using remolded samples collected in two boreholes about 30 m in depth. The waste is about 15 years old and physical and chemical tests showed that about 50% of it is composed of organic past with low values of COD and TDS, which denote that it is degraded to a large extent. Shear strength of waste was studied by means of consolidated-drained (CD) and consolidated-undrained (CU) triaxial compression tests on large specimens, tested both at natural water content and saturated. It is shown that shear strength properties are largely dependent on deformation, since no peak or ultimate value was achieved on stress-strain curves. The values obtained are in accordance with some of the few results available in the literature, either from laboratory and back analysis. Confined compression tests carried out on large samples (385 mm diameter) showed quick initial and primary consolidation and large secondary compression. This in accordance with the field behavior, although in this case secondary compression seems to be composed of two parts: the first, related to the early stages of the fill and second one, which seems to be commanded mainly by chemical and biological degradation.

Os objetivos desta pesquisa incluem: (i) estudar as características de compactação dos resíduos sólidos urbanos (RSU); (ii) avaliar os mecanismos de compressão dos RSU e o efeito de sobrecarga (aterro experimental) em maciço sanitário existente; (iii) desenvolver programa computacional para previsão de recalques em aterros sanitários. Um aterro experimental com cerca de 24.400 \'M POT.3\' de RSU e altura de até 4 m, distribuído em área aproximada de 8.400 \'M POT.2\', foi construído em São Paulo para estudar os procedimentos de compactação de aterros sanitários. Ensaios in situ de grande dimensão foram executados para avaliar o peso específico do resíduo, após a compactação, em diferentes posições e camadas do experimento. Ensaios de umidade e composição dos resíduos foram realizados, assim como o levantamento das espessuras das camadas para cada etapa construtiva. O aterro experimental foi construído sobre aterro existente, criando a oportunidade para estudar a compressão do resíduo novo e antigo. Rigoroso programa de monitoração de recalques foi implantado, de forma que as deformações do aterro experimental pudessem ser isoladas das do aterro existente. Marcos superficiais foram posicionados interna e externamente à área do experimento, e placas de recalque instaladas na base do aterro experimental. O período de monitoramento envolveu cerca de 3 anos de medidas. A pesquisa resultou em: (i) novos subsídios e relações para a compactação dos RSU, incluindo as influências do equipamento de compactação, número de passadas, espessura das camadas, plano de compactação e teor de umidade, mostrando ser este último o parâmetro de maior impacto no processo de compactação; (ii) dados de peso específico e de sua relação com a profundidade, assim como do efeito da compactação na compressibilidade dos RSU e na geração de líquidos percolados em aterros sanitários; (iii) avaliação do desempenho de modelos de compressibilidade existentes na literatura; (iv) desenvolvimento de modelo compósito para compressibilidade dos RSU, considerando a compressão mecânica primária e secundária e a parcela devido a biodegradação dos resíduos; (v) desenvolvimento do programa MSWSET usando o modelo compósito para cálculo dos recalques de aterros como função do tempo. O modelo e programa desenvolvidos apresentaram elevado desempenho, constituindo importante ferramenta para previsão de recalques de aterros sanitários. / The objectives of this research were to: (i) study the compaction characteristics of municipal solid waste (MSW); (ii) evaluate the compression mechanisms of MSW and its response to a surcharge (waste test fill) over an existing landfill; (iii) develop a computer program for landfill settlement predictions. A waste test fill with a volume of about 24,400 \'M POT.3\' and a height up to 4 m, distributed over an area of approximately 8,400 \'M POT.2\', was constructed in Sao Paulo, to study compaction procedures for sanitary landfills. Large in situ tests were performed to evaluate the unit weight of waste immediately after compaction at several locations for each lift. Water content measurements and composition determinations were carried out, as well as thickness measurements of the waste layers after each construction (compaction) phase. The test fill was constructed over an existing landfill. Thus, the test fill provided opportunities to study the compression of the new and the old waste. A rigorous program of deformation monitoring was implemented in order to separate compression of the test fill from settlement of the underlying landfill. Benchmarks were located inside and outside of the experimental area, and settlement plates were installed at the bottom of the test fill. The monitoring period encompasses around 3 years of measurements. The research provided: (i) new guidelines and relationships for compaction of municipal solid waste, including the influences of compaction equipment, number of passes, lift thickness, water content, and compaction plane. The water content has presented larger response on the compaction process than the other variables; (ii) quantitative data regarding unit weight, the influence of depth on unit weight, water content, compressibility of MSW, and leachate generation; (iii) assessment of the performance of existing MSW compressibility models described in the literature; (iv) development of a composite model of MSW compressibility that considers primary compression, secondary mechanical compression, and compression from biodegradation; (v) development of the computer program MSWSET using the composite model of MSW compressibility to calculate landfill settlement as a function of time. The developed model and program has presented a high performance, being a powerful tool for landfill settlement prediction.

O solo, além de ser um dos recursos básicos dos ecossistemas naturais e agropecuários, é considerado um recurso finito, frágil e não renovável, razão pela qual a manutenção de sua qualidade tem adquirido grande relevância nas últimas décadas. Diversos indicadores de qualidade física do solo foram avaliados em solos de clima temperado no intuito de desenvolver normas de preparo e trafegabilidade que permitam definir as práticas de manejo mais adequadas e o momento mais oportuno para efetua-las visando conservar o recurso solo. Entretanto, é escassa a informação para solos desenvolvidos sob a influência do clima tropical. Nesse contexto, o objetivo geral desta pesquisa foi avaliar, quantitativamente, diversos indicadores de qualidade física do solo direta e indiretamente relacionados à produtividade das culturas, e desenvolver funções de pedotransferência que permitam estimar esses indicadores a partir de atributos físicos facilmente mensuráveis, para Latossolos e Argissolos Vermelhos. Os objetivos específicos foram: i) avaliar os indicadores da condição estrutural do solo "resistência tênsil dos agregados" e "friabilidade" e, determinar a influência de atributos físicos intrínsecos nesses indicadores; ii) quantificar os indicadores de trafegabilidade "susceptibilidade à compactação", "pressão de preconsolidação" e "compressibilidade" e, determinar a influência da umidade, matéria orgânica, textura e estrutura nesses indicadores; iii) avaliar o indicador de qualidade estrutural "intervalo hídrico ótimo" e o indicador de trafegabilidade "pressão de preconsolidação", relacioná-los e determinar valores de pressões críticas que podem ser aplicados ao solo sem induzir condições restritivas ao crescimento das plantas e compactação adicional do solo; e iv) desenvolver funções de pedotransferência que permitam estimar os indicadores avaliados a partir de atributos do solo facilmente mensuráveis. Os resultados referentes ao objetivo i) indicaram que a resistência tênsil dos agregados foi positivamente relacionada com os teores de silte+argila e matéria orgânica, e que os óxidos de Fe pouco cristalinos foram os constituintes da fração silte+argila que mais influenciaram a resistência dos agregados. Os solos estudados foram muito friáveis, estando a friabilidade relacionada positivamente com o teor de óxidos de Fe cristalinos. Os resultados referentes ao objetivo ii) mostraram que o índice de compressão foi significativamente relacionado com a textura (teor de argila) e estrutura (densidade do solo). A pressão de preconsolidação foi significativamente relacionada com a umidade, densidade do solo e o teor de argila. A compressibilidade do solo foi dependente da densidade do solo. Os resultados referentes ao objetivo iii) indicaram que o intervalo hídrico ótimo e a pressão de preconsolidação foram relacionados com a densidade do solo e a umidade. A partir do intervalo hídrico ótimo foi obtida a densidade do solo crítica para o crescimento das plantas, que foi utilizada para a quantificação de pressões críticas. A pressão crítica para o desenvolvimento das plantas foi negativa e linearmente relacionada com o incremento da umidade. No que se refere ao objetivo iv), foram geradas funções de pedotransferência que permitem estimar os indicadores avaliados a partir de atributos do solo facilmente mensuráveis. / The soil, besides being one of the basic resources of the natural and agricultural ecosystems, has been considered a finite, fragile and no renewable resource. For this reason the maintenance of its quality has been acquiring great relevance in the last decades. Several soil physical quality indicators have been used with the intention of developing guides of workability and trafficability that allow to define the more appropriate management practices and the most opportune moment for applying them in view to conserve the soil quality. However, it is scarce the information for soils developed under the influence of tropical climates. In this context, the general objective of this research was to evaluate, quantitatively, several indicators of soil physical quality that are directly and indirectly related to the productivity of the cultures, and to develop pedotransfer functions to make possible to estimate those indicators using easily measurable soil attributes for Hapludox and Hapludalf. The specific objectives were: i) to evaluate the workability indicators "tensile strength of the aggregates" and "friability" and, to determine the influence of the soil intrinsic properties on those indicators; ii) to quantify the trafficability indicators "susceptibility to compaction", "preconsolidation pressure" and "compressibility", and to determine the influence of soil water content, organic matter, texture, and structure on those indicators; iii) to evaluate the structural quality indicator "least limiting water range" and the trafficability indicator "preconsolidation pressure", to relate them, and to determine values of critical pressures that can be applied to the soil without inducing restrictive conditions to plant growth and additional soil compaction; and iv) to develop pedotransfer functions to estimate the measured indicators using easily measurable soil attributes. The results related the objective i) indicated that soil tensile strength was positively related to clay+silt content and organic matter, and that poorly crystalline iron oxides were the constituent of clay+silt fractions that most contributed to soil tensile strength. Results also indicated that the soils were highly friable, with the crystalline iron forms being positively related to soil friability. The results related to the objective ii) showed that the compression index was significantly related to soil texture and soil bulk density. The preconsolidation pressure was significantly related to soil water content, soil texture (clay content), and bulk density. The soil compressibility was related to bulk density. The results related to the objective iii) showed that least limiting water range and preconsolidation pressure were related to soil bulk density and soil water content. The least limiting water range was used to obtain the soil critic bulk density for the plants growth, which in turn was used to quantify the soil critical pressures. The soil critical pressure for plant development was negative and linearly related to the increase of water content. Pedotransfer functions that make possible to estimate the evaluated indicators from easily measurable soil attributes were generated in answer to the objective iv).

O fator de compressibilidade (Z) de gás natural é utilizado em vários cálculos na engenharia de petróleo (avaliação de formações, perda de carga em tubulações, gradiente de pressão em poços de gás, cálculos de balanço de massa, medição de gás, compressão e processamento de gás). As fontes mais comuns de valores de Z são medições experimentais, caras e demoradas. Essa propriedade também é estimada por correlações empíricas, modelos baseados no princípio dos estados correspondentes ou equações de estado (EOS). Foram avaliadas as capacidades das EOS de Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Patel-Teja (PT), Patel-Teja-Valderrama (PTV), Schmidt-Wenzel (SW), Lawal-Lake-Silberberg (LLS) e AGA-8 para previsão desta propriedade em aproximadamente 2200 pontos de dados experimentais. Estes pontos foram divididos em quatro grupos: Grupo 1 (Presença de frações C7+, Grupo 2 (temperaturas inferiores a 258,15 K), Grupo 3 (pressões superiores a 10000 kPa) e Grupo 4 (pressões inferiores a 10000 kPa). Os cálculos utilizando as equações de estado sob diferentes esquemas de previsão de coeficientes binários de interação foram cuidadosamente investigados. Os resultados sugerem que a EOS AGA-8 apresenta os menores erros para pressões de até 70000 kPa. Entretanto, observou-se uma tendência de aumento nos desvios médios absolutos em função das concentrações de CO2 e H2S. As EOS PTV e a EOS SW são capazes de predizer o fator de compressibilidade (Z) com desvios médios absolutos entre os valores calculados e experimentais com precisão satisfatória para a maioria das aplicações, para uma variada faixa de temperatura e pressão. Este estudo também apresenta uma avaliação de 224 métodos de cálculo de Z onde foram utilizadas 8 correlações combinadas com 4 regras de mistura para estimativa de temperaturas e pressões pseudorreduzidas das amostras, junto com 7 métodos de caracterização das propriedades críticas da fração C7+, quando presente na composição do gás. Em função dos resultados são sugeridas, para diferentes tipos de sistemas, as melhores combinações de correlações com regras de mistura capazes de predizer fatores de compressibilidade (Z) com os menores erros absolutos médios relativos / The compressibility factor (Z-factor) of natural gases is necessary in many petroleum engineering calculations (evaluation of formation, pressure drop through a pipe, pressure gradient in gas wells, material balance calculations, gas metering, gas compression and processing). The most common sources of Z-factor values are experimental measurements, which are expensive and time consuming. This property is also estimated from empirical correlations, corresponding state models or equations of state (EOS) when experimental data is unavailable. Capabilities of Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Patel-Teja (PT), Patel-Teja-Valderrama (PTV), Schmidt-Wenzel (SW), Lawal-Lake-Silberberg (LLS) and AGA-8 to predict this property of 2200 data points under various schemes of binary interaction numbers are thoroughly investigated. This database was split on four groups: Group 1 (presence of hydrocarbon plus fraction - C7+), Group 2 (temperatures lower than 258.15 K), Group 3 (pressures higher than 10000 kPa) e Group 4 (pressures lower than 10000 kPa). The best results were obtained from EOS AGA-8 for pressures up to 70000 kPa. However, an increasing trend in average absolute deviations was observed as a function of CO2 e H2S concentrations. EOS PTV and EOS SW are capable to predict the compressibility factor (Z) with average absolute deviation between calculated and experimental values with satisfactory accuracy for most applications for a wide range of temperature and pressure. This study also presents an evaluation of 224 possible methods of calculating the gas compressibility factor, based on 8 correlations and corresponding state models, combined with 4 mixing rule that predict the pseudo-reduced pressure and temperatures of the mixture, that were combined with 7 methods of characterizing the plus fraction critical properties when present in the gas composition. Results suggest for different systems conditions, the best correlation and mixing rule combination capable of predicting Z-factor with the least average absolute relative error

Nesta tese estuda-se o comportamento mecânico de resíduos sólidos urbanos provenientes do aterro sanitário Bandeirantes (SP - Brasil) por meio de ensaios de campo e de laboratório, bem como, através de dados de monitoramento de recalques in situ. Os dados são analisados e algumas conclusões a respeito do comportamento do resíduo sólido urbano são apresentadas. Resultados de ensaios de campo, tais como, sondagens de simples reconhecimento com medida de SPT (Standard Penetration Test), ensaios penetrométricos tipo CPT (Cone Penetration Test), ensaios de infiltração, sondagens a trado para coleta de amostras, ensaio cross-hole e ensaio de resistividade elétrica são apresentados e discutidos, enfatizando as dificuldades de execução e a faixa de valores obtidos. Os ensaios de laboratório foram executados em amostras remoldadas, coletadas em dois furos de trado (40 cm de diâmetro), até cerca de 30 m de profundidade. O resíduo tem cerca de 15 anos de aterrado e os ensaios físicos e químicos executados mostraram que este é composto de cerca de 50% de uma fração pastosa com baixos valores de DQO (demanda química de oxigênio) e STV (sólidos totais voláteis), os quais demonstram que o resíduo já atingiu um avançado grau de decomposição. A resistência ao cisalhamento do resíduo foi avaliada a partir de ensaios triaxiais não drenados (CU) e drenados (CD), utilizando corpos de prova saturados e não saturados de grandes dimensões (15 x 30 cm e 20 x 40 cm). Desses ensaios obteve-se que os parâmetros de resistência ao cisalhamento do resíduo sólido urbano são largamente dependentes da deformação da amostra, e não foi observado nenhum pico ou valor último nas curvas tensão-deformação. Os valores obtidos estão de acordo com alguns resultados disponíveis na literatura para ensaios de laboratório e retro-análise. Os ensaios de compressão confinada, executados num consolidômetro de grande diâmetro (385 mm), mostraram uma rápida compressão inicial e primária e uma grande compressão secundária. As medidas de campo também mostraram deformações dessa natureza, as quais podem ser divididas em duas etapas: a primeira, relacionada à fase inicial do aterro e a segunda, associada, principalmente, à degradação química e biológica do resíduo. / This thesis deals with the mechanical behavior of urban solid waste from Bandeirantes sanitary landfill (São Paulo, Brazil). Field and laboratory tests, as well as data from field instrumentation (settlement) were obtained and used in the analysis. Results of in situ tests such as standard penetration test (SPT), cone penetration test (CPT), infiltration tests, auger boring for sampling, cross-hole test and electric resistivity are presented and discussed focusing on the difficulties in performing them as well as their potential as a source of design parameters. Laboratory tests were performed using remolded samples collected in two boreholes about 30 m in depth. The waste is about 15 years old and physical and chemical tests showed that about 50% of it is composed of organic past with low values of COD and TDS, which denote that it is degraded to a large extent. Shear strength of waste was studied by means of consolidated-drained (CD) and consolidated-undrained (CU) triaxial compression tests on large specimens, tested both at natural water content and saturated. It is shown that shear strength properties are largely dependent on deformation, since no peak or ultimate value was achieved on stress-strain curves. The values obtained are in accordance with some of the few results available in the literature, either from laboratory and back analysis. Confined compression tests carried out on large samples (385 mm diameter) showed quick initial and primary consolidation and large secondary compression. This in accordance with the field behavior, although in this case secondary compression seems to be composed of two parts: the first, related to the early stages of the fill and second one, which seems to be commanded mainly by chemical and biological degradation.

Ultra cold quantum gas is a convenient system to study fundamental questions of modern physics, such as phase transitions and critical phenomena. This master thesis is devoted to experimental investigation of the thermodynamics susceptibilities, such as the isothermal compressibility and the thermal expansion coefficient of a trapped Bose-Einstein condensate (BEC) of 87Rb atoms. The critical phenomena and the critical exponents across the transition can explain the behavior of the isothermal compressibility and the thermal expansion coefficient near the critical temperature TC. By employing the developed formalism of global thermodynamics variables, we carry out a statistical treatment of Bose gas in a 3D harmonic potential. After that, comparison of obtained results reveals the most appropriate state variables describing the system, namely volume and pressure parameter V and Π respectively. The both are related with the confining frequencies and BEC density distribution. We apply this approach to define the set of new thermodynamic variables of BEC, and also to construct the isobaric phase diagram V T. Its allows us to extract the compressibility κT and the thermal expansion coefficient βΠ. The behavior of the isothermal compressibility corresponds to the second-order phase transition, while the thermal expansion coefficient around the critical point behaves as β ∼ tr-α, where tr is reduced temperature of the system and α is the critical exponent on the basic of these. Results we have obtained the critical exponent α = 0.15±0.09, which allows us to determine the system dimensionality by means of the scaling theory, relating the critical exponents with the dimensionality. As a result, we found out that the dimensionality of the system to be d ∼ 3, one is in agreement with the real dimension of the system. / Amostras atômicas ultrafrias de um gás de Bose são convenientes para estudar questões fundamentais da física moderna, como as transições de fase e fenômenos críticos em condensados de Bose-Einstein (BEC). A minha dissertação dedica se à investigação das susceptibilidades termodinâmicas como a compressibilidade isotérmica e o coeficiente de expansão térmica de a traves da transição de um BEC de 87Rb. Os fenômenos críticos e os exponentes críticos a traves da transição podem explicar o comportamento da compressibilidade isotérmica e do coeficiente de expansão térmica perto da temperatura crítica TC. Ao empregar o desenvolvido formalismo das variáveis termodinâmicas globais, levamos a cabo o tratamento estatístico de um gás de Bose num potencial harmônico 3D. Depois da comparação dos resultados obtidos, revelam as mais apropriadas variáveis de estado descrevendo o sistema, chamadas parâmetro de volume e pressão, V e Π respectivamente. As duas estão relacionadas com as frequências de confinamento e a distribuição de densidade do BEC. Nós aplicamos esta abordagem para definir um conjunto de novas variáveis termodinâmicas do BEC, e também para construir o diagrama de fase isobárico V T. O anterior nós permite extrair a compressibilidade κT e o coeficiente de expansão termina βΠ. O comportamento da compressibilidade isotérmica corresponde a uma transição de fase de segunda ordem enquanto que o coeficiente de expansão térmica ao redor do ponto crítico comporta se como β ∼ tr-α, onde tr é a temperatura reduzida do sistema, e α o exponente crítico. Deste resultado nós obtemos um exponente critico, α = 0.15 ± 0.09, que permite determinar a dimensionalidade do sistema a traves da teoria de escala, relacionando os exponentes críticos com a dimensionalidade. Como resultado, encontramos que a dimensionalidade do sistema é d ∼ 3 que está de acordo como a dimensão real do sistema.

O solo, além de ser um dos recursos básicos dos ecossistemas naturais e agropecuários, é considerado um recurso finito, frágil e não renovável, razão pela qual a manutenção de sua qualidade tem adquirido grande relevância nas últimas décadas. Diversos indicadores de qualidade física do solo foram avaliados em solos de clima temperado no intuito de desenvolver normas de preparo e trafegabilidade que permitam definir as práticas de manejo mais adequadas e o momento mais oportuno para efetua-las visando conservar o recurso solo. Entretanto, é escassa a informação para solos desenvolvidos sob a influência do clima tropical. Nesse contexto, o objetivo geral desta pesquisa foi avaliar, quantitativamente, diversos indicadores de qualidade física do solo direta e indiretamente relacionados à produtividade das culturas, e desenvolver funções de pedotransferência que permitam estimar esses indicadores a partir de atributos físicos facilmente mensuráveis, para Latossolos e Argissolos Vermelhos. Os objetivos específicos foram: i) avaliar os indicadores da condição estrutural do solo "resistência tênsil dos agregados" e "friabilidade" e, determinar a influência de atributos físicos intrínsecos nesses indicadores; ii) quantificar os indicadores de trafegabilidade "susceptibilidade à compactação", "pressão de preconsolidação" e "compressibilidade" e, determinar a influência da umidade, matéria orgânica, textura e estrutura nesses indicadores; iii) avaliar o indicador de qualidade estrutural "intervalo hídrico ótimo" e o indicador de trafegabilidade "pressão de preconsolidação", relacioná-los e determinar valores de pressões críticas que podem ser aplicados ao solo sem induzir condições restritivas ao crescimento das plantas e compactação adicional do solo; e iv) desenvolver funções de pedotransferência que permitam estimar os indicadores avaliados a partir de atributos do solo facilmente mensuráveis. Os resultados referentes ao objetivo i) indicaram que a resistência tênsil dos agregados foi positivamente relacionada com os teores de silte+argila e matéria orgânica, e que os óxidos de Fe pouco cristalinos foram os constituintes da fração silte+argila que mais influenciaram a resistência dos agregados. Os solos estudados foram muito friáveis, estando a friabilidade relacionada positivamente com o teor de óxidos de Fe cristalinos. Os resultados referentes ao objetivo ii) mostraram que o índice de compressão foi significativamente relacionado com a textura (teor de argila) e estrutura (densidade do solo). A pressão de preconsolidação foi significativamente relacionada com a umidade, densidade do solo e o teor de argila. A compressibilidade do solo foi dependente da densidade do solo. Os resultados referentes ao objetivo iii) indicaram que o intervalo hídrico ótimo e a pressão de preconsolidação foram relacionados com a densidade do solo e a umidade. A partir do intervalo hídrico ótimo foi obtida a densidade do solo crítica para o crescimento das plantas, que foi utilizada para a quantificação de pressões críticas. A pressão crítica para o desenvolvimento das plantas foi negativa e linearmente relacionada com o incremento da umidade. No que se refere ao objetivo iv), foram geradas funções de pedotransferência que permitem estimar os indicadores avaliados a partir de atributos do solo facilmente mensuráveis. / The soil, besides being one of the basic resources of the natural and agricultural ecosystems, has been considered a finite, fragile and no renewable resource. For this reason the maintenance of its quality has been acquiring great relevance in the last decades. Several soil physical quality indicators have been used with the intention of developing guides of workability and trafficability that allow to define the more appropriate management practices and the most opportune moment for applying them in view to conserve the soil quality. However, it is scarce the information for soils developed under the influence of tropical climates. In this context, the general objective of this research was to evaluate, quantitatively, several indicators of soil physical quality that are directly and indirectly related to the productivity of the cultures, and to develop pedotransfer functions to make possible to estimate those indicators using easily measurable soil attributes for Hapludox and Hapludalf. The specific objectives were: i) to evaluate the workability indicators "tensile strength of the aggregates" and "friability" and, to determine the influence of the soil intrinsic properties on those indicators; ii) to quantify the trafficability indicators "susceptibility to compaction", "preconsolidation pressure" and "compressibility", and to determine the influence of soil water content, organic matter, texture, and structure on those indicators; iii) to evaluate the structural quality indicator "least limiting water range" and the trafficability indicator "preconsolidation pressure", to relate them, and to determine values of critical pressures that can be applied to the soil without inducing restrictive conditions to plant growth and additional soil compaction; and iv) to develop pedotransfer functions to estimate the measured indicators using easily measurable soil attributes. The results related the objective i) indicated that soil tensile strength was positively related to clay+silt content and organic matter, and that poorly crystalline iron oxides were the constituent of clay+silt fractions that most contributed to soil tensile strength. Results also indicated that the soils were highly friable, with the crystalline iron forms being positively related to soil friability. The results related to the objective ii) showed that the compression index was significantly related to soil texture and soil bulk density. The preconsolidation pressure was significantly related to soil water content, soil texture (clay content), and bulk density. The soil compressibility was related to bulk density. The results related to the objective iii) showed that least limiting water range and preconsolidation pressure were related to soil bulk density and soil water content. The least limiting water range was used to obtain the soil critic bulk density for the plants growth, which in turn was used to quantify the soil critical pressures. The soil critical pressure for plant development was negative and linearly related to the increase of water content. Pedotransfer functions that make possible to estimate the evaluated indicators from easily measurable soil attributes were generated in answer to the objective iv).

Os ecossistemas naturais e agropecuários dependem fundamentalmente do solo como recurso básico para sua funcionalidade. Neste contexto, a qualidade do solo tem tido uma crescente importância global. Os objetivos deste estudo consistiram em propor modificações metodológicas e/ou instrumentais visando determinações mais acuradas dos indicadores da qualidade física do solo mediante o desenvolvimento de (i) um sistema eletro-mecânico que permite a obtenção de amostras indeformadas de solos sem aplicação de golpes; (ii) um penetrômetro estático automatizado, de baixo custo e portátil, para medidas de resistência à penetração (RP) e resistência tênsil (RT) sob regime de velocidade constante de 1,55 mm s-1; (iii) um consolidômetro, de baixo custo e de maior portabilidade, para determinações da curva de compressão do solo, da RP e da RT utilizando propulsão pneumática e (iv) melhorias instrumentais em um permeâmetro de carga constante de ar pela redução de oscilações durante a medição do gradiente de pressão bem como a otimização da seleção de diferentes níveis de vazão mássica de ar. Os resultados obtidos mostraram que (i) o sistema eletromecânico garantiu a preservação da estrutura do solo em amostras coletadas comparado com a amostragem por golpes, principalmente no solo mais argiloso; (ii) a RP e a RT puderam ser determinadas com elevada acurácia à velocidade constante de 1,55 mm s-1; (iii) a curva de compressão do solo foi sensível às diferenças entre os tratamentos (linha e entrelinha da cultura) e a utilização de propulsão pneumática não influenciou os resultados da RP e da RT e (iv) a instrumentação utilizada no permeâmetro de carga constante de ar permitiu realizar determinações da permeabilidade do solo ao ar tanto em campo quanto em laboratório com rapidez e elevada acurácia. / Natural and agricultural ecosystems rely fundamentally on soil as a basic resource for their functionality. In this context, soil quality has had a growing global importance. The objectives of this study were based on proposing methodological and/or instrumental modifications aiming to obtain more accurate determinations of soil physical quality indicators by developing: (i) an electro-mechanical system that allows the extraction of undisturbed soil samples without mechanical impact (no-hammering); (ii) a low cost and portable static automatic penetrometer, for measuring soil penetration resistance (PR) and tensile strength (TS) at a constant speed of 1.55 mm s-1; (iii) a low cost and portable consolidometer, for determination of soil compression curve, PR and TS using pneumatic propulsion and (iv) instrumental improvements to a constant head air permeameter by reducing the oscillation during measuring the pressure head gradient and the optimization of the selection of different levels of air mass flow. The results showed that (i) the electro-mechanical system ensured the preservation of soil structure in undisturbed samples in comparison to samples extracted by hammering procedures, especially in clayey soil; (ii) PR and TS could be determined with high accuracy at the constant speed of 1.55 mm s-1; (iii) the soil compression curve was sensitive to differences between treatments (crop row and inter-row) and the use of pneumatic propulsion did not influence the results of PR and TS, and (iv) the instrumentation used in the constant head air permeameter allowed determination of soil air permeability either on the field or in the laboratory with high speed and accuracy.

Ultra cold quantum gas is a convenient system to study fundamental questions of modern physics, such as phase transitions and critical phenomena. This master thesis is devoted to experimental investigation of the thermodynamics susceptibilities, such as the isothermal compressibility and the thermal expansion coefficient of a trapped Bose-Einstein condensate (BEC) of 87Rb atoms. The critical phenomena and the critical exponents across the transition can explain the behavior of the isothermal compressibility and the thermal expansion coefficient near the critical temperature TC. By employing the developed formalism of global thermodynamics variables, we carry out a statistical treatment of Bose gas in a 3D harmonic potential. After that, comparison of obtained results reveals the most appropriate state variables describing the system, namely volume and pressure parameter V and Π respectively. The both are related with the confining frequencies and BEC density distribution. We apply this approach to define the set of new thermodynamic variables of BEC, and also to construct the isobaric phase diagram V T. Its allows us to extract the compressibility κT and the thermal expansion coefficient βΠ. The behavior of the isothermal compressibility corresponds to the second-order phase transition, while the thermal expansion coefficient around the critical point behaves as β ∼ tr-α, where tr is reduced temperature of the system and α is the critical exponent on the basic of these. Results we have obtained the critical exponent α = 0.15±0.09, which allows us to determine the system dimensionality by means of the scaling theory, relating the critical exponents with the dimensionality. As a result, we found out that the dimensionality of the system to be d ∼ 3, one is in agreement with the real dimension of the system. / Amostras atômicas ultrafrias de um gás de Bose são convenientes para estudar questões fundamentais da física moderna, como as transições de fase e fenômenos críticos em condensados de Bose-Einstein (BEC). A minha dissertação dedica se à investigação das susceptibilidades termodinâmicas como a compressibilidade isotérmica e o coeficiente de expansão térmica de a traves da transição de um BEC de 87Rb. Os fenômenos críticos e os exponentes críticos a traves da transição podem explicar o comportamento da compressibilidade isotérmica e do coeficiente de expansão térmica perto da temperatura crítica TC. Ao empregar o desenvolvido formalismo das variáveis termodinâmicas globais, levamos a cabo o tratamento estatístico de um gás de Bose num potencial harmônico 3D. Depois da comparação dos resultados obtidos, revelam as mais apropriadas variáveis de estado descrevendo o sistema, chamadas parâmetro de volume e pressão, V e Π respectivamente. As duas estão relacionadas com as frequências de confinamento e a distribuição de densidade do BEC. Nós aplicamos esta abordagem para definir um conjunto de novas variáveis termodinâmicas do BEC, e também para construir o diagrama de fase isobárico V T. O anterior nós permite extrair a compressibilidade κT e o coeficiente de expansão termina βΠ. O comportamento da compressibilidade isotérmica corresponde a uma transição de fase de segunda ordem enquanto que o coeficiente de expansão térmica ao redor do ponto crítico comporta se como β ∼ tr-α, onde tr é a temperatura reduzida do sistema, e α o exponente crítico. Deste resultado nós obtemos um exponente critico, α = 0.15 ± 0.09, que permite determinar a dimensionalidade do sistema a traves da teoria de escala, relacionando os exponentes críticos com a dimensionalidade. Como resultado, encontramos que a dimensionalidade do sistema é d ∼ 3 que está de acordo como a dimensão real do sistema.

In any geotechnical design procedure, the fundemantal point to be initially clearified is the characterization of existing soil profile at a site. This requires a great deal of planning a suitable site investigation program including borings, sampling, laboratory and in situ testing etc. Laboratory and in-situ (field) tests are important tools leading to the estimation of soils properties in geotechnics. Beside laboratory tests, the measurement of engineering properties in situ is a continuously growing and developing trend, particularly in materials difficult to obtain perfect undisturbed samples. For the purpose of this study, two large volumed geotechnical investigation reports are collected from a wide archive of 30 years experiences. Different soil types are encountered during the study like alluvial deposits of soft to stiff cohesive materials, hard clays in appearance of highly weathered rocks. The in-situ tests mostly being focused and studied on are &ldquo / Pressuremeter Test&rdquo / and &ldquo / Standard Penetration Test&rdquo / on cohesive materails. Over 350 standard penetration test results are recorded together with the pressuremeter results of relevant soils. Besides, the corresponding laboratory test results of oedometer, triaxial loading and all index properties of soils are assembled. The results of in-situ tests are evaluated together with the results of laboratory tests performed on the samples obtained from related sites. The correlations between in-situ &amp / laboratory test results on shear strength, compressibility and deformation characteristics of soils are analysed and compared with the existing correlations in literature. The correlations are generally obtained to be in agreement with the ones in common literature in cases where the soil conditions, particularly saturation, are same in both laboratory and in-situ tests.