Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-16T03:23:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349287.pdf: 1892073 bytes, checksum: 25285d74574ea25b39a94d6887148251 (MD5) Previous issue date: 2017 / Nesta tese investigamos alguns teoremas de flutuação do trabalho, enfatizando aqueles propostos por Jarzynski e por Crooks. A ideia básica por trás desses teoremas é a relação existente entre a diferença de energia livre entre dois estados termodinâmicos de um sistema e o valor médio do trabalho realizado por um agente externo em processos que evoluem num tempo finito através de rotas de não equilíbrio entre os mesmos estados termodinâmicos. Testamos a validade desses teoremas através de cálculos analíticos da energia livre e simulações computacionais para processos fora do equilíbrio. Particularmente, investigamos o modelo de Ising unidimensional, modelo que possui solução analítica, e comparamos com integrações num ensemble de trajetórias onde o parâmetro de controle externo pode ser uma força externa, ou um campo magnético aplicado ao sistema. Os resultados obtidos corroboram as previsões desses teoremas. Também investigamos transições de fase em modelos magnéticos segundo a perspectiva desses teoremas. Apresentamos resultados para um modelo com interações de troca ferro- e antiferromagnética, o chamado modelo metamagnético. Investigamos o comportamento desses teoremas de flutuação quando cruzamos as fronteiras de fase de primeira e segunda ordem desse modelo no plano campo magnético versus temperatura. / Abstract : In this thesis we investigate some fluctuation theorems, among them those proposed by Jarzynski and Crooks. The basic idea behind these theorems is the relationship between the free energy difference between two thermodynamic states of a system and the average work performed by an external agent in a finite time through non equilibrium paths between the same thermodynamic states. We test the validity of these theorems through free energy analytical calculations and simulations for out-of-equilibrium processes. In particular, we investigate the one-dimensional Ising model, which has an analytical solution, and compare it with integrations in an ensemble of trajectories where the external control parameter can be an external force, or the magnetic field applied to the system. The results are in agreement with the predictions of these theorems. We also investigate phase transitions in magnetic models from the perspective of these theorems. We present results for a model with ferro- and antiferromagnetic exchange interactions, the so-called metamagnetic model. We investigate the behavior of these fluctuation theorems when we cross the first and second order phase boundaries in the magnetic field versus temperature plane.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343410.pdf: 5530882 bytes, checksum: c869204b6b0b314d81f77a95fd84c8f9 (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho investigamos a resposta de um detector de Unruh-DeWitt representado por um sistema atômico de dois níveis em interação com um campo de radiação escalar, considerado como um reservoir, construindo a equação mestra que governa a evolução temporal desses dois subsistemas a temperatura finita. Com tal objetivo, estudamos inicialmente o comportamento de um oscilador acoplado a um campo escalar e da partícula browniana acelerada, a fim de discutir se esses sistemas atingem o equilíbrio térmico em um referencial acelerado, e construímos o operador entropia associado ao campo escalar livre, no contexto da Thermo Field Dynamics. Posteriormente, identificando as contribuições de flutuação do vácuo e reação de radiação, derivamos para uma classe de acoplamentos admissíveis, as taxas de variação de energia para o átomo e o campo, bem como das populações dos níveis atômicos, nos casos inercial e de aceleração própria constante, discutindo os papéis distintos das temperaturas do banho térmico de Minkowski e de Unruh.<br> / Abstract : In this work, we investigate the Unruh-DeWitt detector response, modeled by an atomic two-level system interacting with a scalar radiation field, considered as a reservoir, by constructing a master equation, which governs the temporal evolution of both sub-systems at finite temperature. For this purpose, we initially study the behavior of an oscillator coupled to a scalar field and of an accelerated brownian particle, in order to discuss if these systems reach thermal equilibrium in an accelerated frame, and construct the entropy operator associated with a scalar field, in the context of Thermo Field Dynamics. In the sequence, identifying the vacuum fluctuation and radiation reaction contribution, we derive, for a class of admissible couplings, the variation rate of energy for the atom and the field, as well as of the atomic level populations, both in the inertial case and in that of constant proper acceleration, discussing the distinct roles of Minkowski and Unruh heat baths.

Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344154.pdf: 2373970 bytes, checksum: fd68e42b77d90a2c12d6366d3ad7cb2e (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta dissertação descreve o desenvolvimento e implementação de um material instrucional composto por um texto principal intitulado Formação e Evolução Estelar, um experimento intitulado Medindo a Temperatura Efetiva do Sol e um site intitulado Evolução Estelar. O material foi desenvolvido para professores de Física da Educação Básica que desejam enriquecer suas aulas trabalhando conceitos de Termodinâmica contextualizados com a Formação e Evolução Estelar. Ele foi aplicado em uma turma de Ensino Médio de uma escola pública da rede estadual de Santa Catarina. Os resultados indicam a possibilidade da inserção de tópicos de Astrofísica no Ensino de Física, bem como a validade de se trabalhar a Termodinâmica de forma contextualizada à formação e evolução das estrelas. Ficou evidenciado a disposição e interesse dos alunos pelo tema, assim como a participação e envolvimento em todas as aulas. Nossa intenção é que este trabalho seja uma referência de fácil acesso e que se torne um material enriquecedor para professores e alunos.<br> / Abstract : This Thesis describes the development and implementation of an instructional material that consists of a main text entitled Formation and Evolution of Stars, an experiment entitled Measuring the Sun's temperature and a Website called Stellar Evolution. The material was developed for physics? teachers of the High School who intend to enlarge their classes working with thermodynamics concepts related to the formation and evolution of stars. It was applied to High School students of a public school in the Santa Catarina state, Brazil. The results of our investigation indicate the possibility to include Astrophysics topics in teaching Physics within the context of Thermodynamics. We have observed the interest of the students in Thermodynamics following this approach. We believe this work will be a reference of easy access and can help teachers and students to learn more about concepts of Thermodynamics by this new road.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-08-02T12:03:15Z No. of bitstreams: 1 2013_FernandoBarbosaVitodaSilva.pdf: 1349820 bytes, checksum: 6a95548f8e0dc9d6863e45930531ae78 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-08-05T14:17:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FernandoBarbosaVitodaSilva.pdf: 1349820 bytes, checksum: 6a95548f8e0dc9d6863e45930531ae78 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-05T14:17:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FernandoBarbosaVitodaSilva.pdf: 1349820 bytes, checksum: 6a95548f8e0dc9d6863e45930531ae78 (MD5) / Nesta dissertação, desenvolvemos um modelo de fluido em rede com intuito de estudar as anomalias termodinâmicas e dinâmicas da água, O modelo foi proposto com vista à simplificação de modelos já existentes, portanto, nosso trabalho principal foi demonstrar que um modelo com potencial que apresenta somente uma interação repulsiva entre primeiros vinhos pode reproduzir as anomalias conhecidas da água. Realizamos simulações computacionais, utilizando o Método de Monte Carlo, com codigo do programa escrito em linguagem C, para estudarmos a dinâmica do modelo, Com isso fomos capazes de ver o comportamento anômolo na difusão, onde temos um aumento da difusão quando aumentamos a densidade do sistema. Esse tipo de comportamento é semelhante ao encontrado nos outros modelos com outras formas de interação mais complexas, A termodinâmica foi estudada através de cálculos analíticos e, para tal, fizemos uso da técnica da matriz de transferência, a qual nos possibilitou encontrarmos as soluções exatas das funções de resposta, da densidade e da entropia do sistema. As funções respostas estudadas foram: a compressibilidade isotérmica e o coeficiente de expansão térmica, pois elas são as de maior interesse no estudo de fluidos. Todas as propriedades termodinâmicas apresentaram comportamento típico de água, tal comportamento é considerado anômolo quando comparado à de outros fluidos considerados normais. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this dissertation, we developed a lattice fluid model with intention to study the thermodynamic and dynamic anomalies of water. The model was proposed to simplify the existing models, so our main job was demonstrate that a model with the potential to produce only a repulsive interaction between first neighbours can reproduce the known anomalies of water. We performed computer simulations using the Monte Carlo Method, with program code written in C language, to study the dynamics of the model. With that we were able to see the behavior anomalous dissemination, where we have increased the spread when we increase the density of the system. This type of behaviour is similar to that found in other models with other forms of interaction more complex. Thermodynamics was studied using analytical calculations, and for that we use of the transfer matrix technique, which allowed us to find exact solutions of the response functions, density and entropy of the system. The functions responses were studied: the isothermal compressibility and coefficient of thermal expansion as they are of major interest in the study of fluid. All thermodynamic properties of water had typical behavior, such behavior is considered anomalous compared to other fluids considered normal.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-04-03T16:01:54Z No. of bitstreams: 1 2017_LilahFialhodeLimaSimões.pdf: 1339035 bytes, checksum: 6ff95a00f426215dfeec88ff98f818fd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-25T21:36:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LilahFialhodeLimaSimões.pdf: 1339035 bytes, checksum: 6ff95a00f426215dfeec88ff98f818fd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T21:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LilahFialhodeLimaSimões.pdf: 1339035 bytes, checksum: 6ff95a00f426215dfeec88ff98f818fd (MD5) / O estudo de transição de fases de sistemas termodinâmicos na proximidade do ponto crítico é desafiador. Próximo à transição algumas grandezas físicas divergem, em especial o comprimento de correlação que é infinito. Uma forma de abordar o estudo é através do cálculo de expoentes críticos. Eles sinalizam como algumas grandezas termodinâmicas se comportam com a variação de parâmetros. Por exemplo, o comportamento do calor específico com a temperatura próxima à temperatura crítica. Neste trabalho investigamos o comportamento do calor específico próximo ao ponto crítico de sistemas físicos com interação de longo alcance. O sistema é descrito por um conjunto de partículas em um anel, que interagem pelo Hamiltoniano de Campo Médio. Utilizando a função de partição canônica obtemos o potencial de Helmholtz (F). A seguir, utilizando teoria de escala obtemos o expoente crítico associado ao calor específico. Os resultados estão em acordo com a literatura. / The phase transition study of thermodynamic systems near the critical point is challenging.Next to transition some physical quantities diverge, especially the correlation length that is infinite. One way to approach the study is through the calculating of critical exponents. They indicate how some thermodynamic quantities behave by varying parameters. For example, the specific heat behavior with the temperature close to the critical temperature. In this study, we investigate the specific heat behavior near the critical point of physical systems with long range interaction. The system is described by a set of particles in a ring, interacting by Hamiltonian Mean Field. Using the canonical partition function we obtain the Helmholtz potential (F). Furthermore, using scale theory we obtain the critical exponent associated with the specific heat. The results are in agreement with literature.

O presente trabalho tem por objetivo o estudo dos tratamentos termoquímicos comuns na indústria metalúrgica denominados: nitretação, nitrocarburação e carbonitretação com o auxílio da ferramenta conhecida como ‘termodinâmica computacional’. Com o uso de um aplicativo computacional e de um banco de dados compacto procurou-se primeiramente o perfeito entendimento dos processos, por exemplo, através da análise do efeito de variáveis como temperatura, pressão e composição das fases gasosa e condensada. A partir deste entendimento procurouse simular os tratamentos termoquímicos dentro de parâmetros conhecidos da prática industrial e, finalmente, procurou-se sugerir algumas outras atmosferas possíveis de serem aplicadas, que se mostraram apropriadas aos objetivos de tais tratamentos. Durante a simulação, constatou-se que alguns resultados mostraram-se algo diferente dos existentes na literatura, provavelmente por diferenças nos dados termodinâmicos utilizados. Este fato, contudo, não invalida as simulações. Sugere-se apenas, para o futuro, a utilização de bancos de dados ainda mais compatíveis com os resultados obtidos na prática industrial.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Marianna Gomes (mariannasouza@bce.unb.br) on 2016-12-13T14:06:52Z No. of bitstreams: 1 2016_LaísdeSousaBarbosa.pdf: 4154597 bytes, checksum: 4c2a3096358cece8e1b4913003b10033 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-28T15:33:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LaísdeSousaBarbosa.pdf: 4154597 bytes, checksum: 4c2a3096358cece8e1b4913003b10033 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-28T15:33:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LaísdeSousaBarbosa.pdf: 4154597 bytes, checksum: 4c2a3096358cece8e1b4913003b10033 (MD5) / Neste trabalho foi explorado, a partir de uma análise químico-quântica, o rearranjo do tipo McLafferty – modelo mecanístico bastante aplicado na interpretação de surgimento de intermediários no espectro de massa – para os sistemas do 1-nitropropano, 2-pentanona e butirofenona. Esta exploração teórica, através da combinação dos métodos M06/6-311G(d,p)//UHF/LanL2MB, permitiu a construção de um perfil termodinâmico, cinético e eletrônico do referido rearranjo, onde constatou-se que o rearranjo clássico é improvável, cinética e termodinamicamente, quando comparado ao mecanismo em etapas. Através de análises QTAIM foi verificado que o processo de fragmentação depende diretamente da natureza do substituinte X, onde quanto maior a natureza retiradora do grupo, mais instável é o intermediário formado. Esta tendência topologicamente observada, reflete no comportamento cinético e termodinâmico do rearranjo do tipo McLafferty. / In this work we explored, from a quantum-chemical analysis, a McLafferty rearrangement type - mechanistic model widely applied in the interpretation of intermediate rises in the mass spectrum – for systems 1-nitropropane, 2-pentanone and butyrophenone. This theoretical exploration, through the M06/6-311G(d, p)//UHF/LanL2MB, allowed the thermodynamical, kinetical and electronic profile of the rearrangement, where it was found that the classical rearrangement is unlikely, thermodynamically and kinetically, compared to the stepwise mechanism. Through the QTAIM analysis it was found that the fragmentation process depends directly of the substituent X nature, where the higher withdrawing nature of the group, lead to the more unstable intermediate. This topological observed trend reflects the kinetic and thermodynamic behavior of the type McLafferty rearrangement.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-08-31T19:12:18Z No. of bitstreams: 1 2018_WagnerdeOliveiraPequeno.pdf: 4718015 bytes, checksum: fd850fe4b89867de19fc8a232f1442c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-09-10T19:46:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_WagnerdeOliveiraPequeno.pdf: 4718015 bytes, checksum: fd850fe4b89867de19fc8a232f1442c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-10T19:46:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_WagnerdeOliveiraPequeno.pdf: 4718015 bytes, checksum: fd850fe4b89867de19fc8a232f1442c1 (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Neste trabalho apresentamos os resultados termodinâmicos e de energia das estruturas de conformação de menor energia do nitrofulereno com a adsorção de um e dois grupos NO2. Beneficiado pela alta simetria do fulereno, a inclusão do primeiro grupo foi facilitada pela característica de adsorção nas faces do pentágono. Para o C60[NO2]1 tem sua conformação de menor energia em 785,804 kcal/mol, calculada na dinâmica clássica, e -2470,415 Hartree, calculada em dinâmica quântica. Já para o segundo grupo, foi necessário realizar uma busca de em qual carbono a adsorção acontece com a menor energia. Encontrada esta posição, C60[NO2]2 tem sua conformação de menor energia em 784,707 kcal/mol e -2674,140 Hartree nas dinâmicas clássica e quântica, respectivamente. Em análise termodinâmica, a adsorção provoca um crescimento linear na entalpia, com maior eficiência a 1000 Kelvin, para a entropia a 250 Kelvin, o maior aumento percentual, em relação ao fulereno, na capacidade de aquecimento acontece a 75 kelvin e a 50 Kelvin marca o melhor resultado para a energia livre de Gibbs. / In this work we present the thermodynamic and energy results of the lower energy conformation structures of nitrofulerene with the adsorption of one and two NO2 groups. Benefited by the high symmetry of the fullerene, the inclusion of the first group was facilitated by the adsorption characteristic on the faces of the pentagon. For C60[NO2]1 has its lowest energy conformation at 785,804 kcal / mol, calculated in the classical dynamics, and -2470,415 Hartree, calculated in quantum dynamics. Already for the second group, it was necessary to carry out a search in which carbon the adsorption happens with the lowest energy. Found at this position, C60[NO2]2 has its lower energy conformation at 784,707 kcal / mol and -2674,140 Hartree in the classical and quantum dynamics, respectively. In thermodynamic analysis, the adsorption causes a linear growth in the enthalpy, with greater efficiency at 1000 Kelvin, for entropy at 250 Kelvin, the highest percentage increase, in relation to fullerene, in the heating capacity happens at 75 kelvin and at 50 Kelvin mark the best result for the Gibbs free energy.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2010. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2010-11-25T14:51:06Z No. of bitstreams: 1 2010_MarceloLeinekerCosta.pdf: 731266 bytes, checksum: 3add46c4e42104db247f6408b1e2abbe (MD5) / Rejected by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br), reason: Falta abstract. Pag. 5 do pdf. on 2010-11-27T01:10:33Z (GMT) / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2010-11-30T17:08:09Z No. of bitstreams: 1 2010_MarceloLeinekerCosta.pdf: 731266 bytes, checksum: 3add46c4e42104db247f6408b1e2abbe (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-12-08T22:41:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_MarceloLeinekerCosta.pdf: 731266 bytes, checksum: 3add46c4e42104db247f6408b1e2abbe (MD5) / Made available in DSpace on 2010-12-08T22:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_MarceloLeinekerCosta.pdf: 731266 bytes, checksum: 3add46c4e42104db247f6408b1e2abbe (MD5) / Nesta tese apresentamos uma introdução detalhada da dinâmica de campos térmicos (DCT), formalismo que se propõe a tratar sistemas térmicos. A DCT se mostra útil por incorporar as mesmas técnicas de cálculo que a teoria quântica de campos a temperatura zero, incluindo formalismo canônico, formalismo funcional e técnicas de renormalização. É neste contexto que introduzimos um formalismo funcional que trata naturalmente sistemas interagentes. Como um dos desenvolvimentos do projeto aplicamos a DCT em um modelo Ø4 definido sobre um espaço-tempo não-comutativo. Tal aplicação, entre outros interesses, nos possibilita comparar a DCT aos resultados obtidos por outros formalismos térmicos (por exemplo, Matsubara) quando aplicado à sistemas definidos sobre um espaço-tempo não-comutativo encontrados na literatura. Afim de construir uma teoria térmica sobre espaços não-comutativos, invariante sob transformações do grupo de Poincaré, obtivemos o grupo de Poincaré com o coproduto deformado. Neste formalismo mostramos que a matriz S independe do parâmetro de não-comutatividade, porém a estatística da teoria é alterada. Obtemos, ainda, a expressão para o teorema de Wick desta teoria. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work we present a detailed introduction to thermofield dynamics (TFD), a formalism dealing with thermal systems. TFD is useful because it uses the same technics of quantum field theory at zero temperature to finite temperature systems, including canonical formalism, functional formalism and renormalization technics. In this context we introduce a functional formalism that treats naturally interacting systems. We apply this formalism to Ø4 model defined over a non-commutative space-time. This application is interesting because it enable us a comparison of DCT with other results obtained by other thermal formalisms, e.g. Matsubara’s formalism, applied over non-commutative space-time. In order to approach a thermofield theory over non-commutative space-time, invariant by Poincar´e group, we obtain the twisted Poincar´e group. In this formalism we show that the S-matrix do not depend of the non-commutative parameter, but the statistics is changed. We obtain the Wick’s theorem for this theory.

O presente trabalho tem por objetivo o estudo dos tratamentos termoquímicos comuns na indústria metalúrgica denominados: nitretação, nitrocarburação e carbonitretação com o auxílio da ferramenta conhecida como ‘termodinâmica computacional’. Com o uso de um aplicativo computacional e de um banco de dados compacto procurou-se primeiramente o perfeito entendimento dos processos, por exemplo, através da análise do efeito de variáveis como temperatura, pressão e composição das fases gasosa e condensada. A partir deste entendimento procurouse simular os tratamentos termoquímicos dentro de parâmetros conhecidos da prática industrial e, finalmente, procurou-se sugerir algumas outras atmosferas possíveis de serem aplicadas, que se mostraram apropriadas aos objetivos de tais tratamentos. Durante a simulação, constatou-se que alguns resultados mostraram-se algo diferente dos existentes na literatura, provavelmente por diferenças nos dados termodinâmicos utilizados. Este fato, contudo, não invalida as simulações. Sugere-se apenas, para o futuro, a utilização de bancos de dados ainda mais compatíveis com os resultados obtidos na prática industrial.