Orientador: Carlos Alberto da Silva Lima / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-18T21:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Orea_AlfredoCruz_D.pdf: 11247796 bytes, checksum: 29af5d519feb6eea42d700eac90015b7 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O tema da modelização computadorizada do processamento a laser de materiais continua em evidência em Ciência dos Materiais. Percebe-se, com clareza cada vez maior, a absoluta necessidade de se desenvolver uma proposta bem fundamentada, que leve ao cálculo preciso do padrão de evolução temporal( da distribuição espacial da temperatura, numa amostra aqueci da a laser. Os vários modelos que tem aparecido na literatura, carecem da necessária generalidade, perdida seja pela introdução ab-initio de formulações simplistas, seja pelo apelo aproximações de cálculo, que acabam por restringir seu uso, quando muito, situações específicas que os motivaram. Para complicar, ainda mais, este quadro, o uso de laser pulsados de alta intensidade no aquecimento de sólidos submete-os à bruscas variações de temperatura, à taxas de aquecimento e resfriamento incrivelmente altas, cujas excursões de amplitude levam o processo de aquecimento a atravessar as fronteiras de uma ou mais transições de fase e/ou a disparar processos simultâneos fortemente marcados pela presença de endo ou exotermicidade. Nestas condições, é impossível, sem super-simplificar o problema, ignorar as variações que sofrem os valores dos parâmetros ópticos e térmicos, em função da variação de temperatura. Isto tem enorme importância na formulação correta do problema e na solução da equação de difusão térmica. Isto não só a torna altamente não-linear, como requer que seja resolvida com condições de contorno móveis. O cálculo numérico torna-se a única esperança de se obter uma solução para o problema e, ainda assim, com riscos de se enfrentar tempos de computação proibitivamente longos e instabilidades numéricas de difícil controle. Vê-se porque, via-de-regra, o apelo às aproximações está sempre presente, no trato dos problemas de processamento a laser de materiais, sob condições de aquecimento fortemente não-linear. Foi diante de um tal quadro que, como tema desta Tese, enfrentamos este formidável problema na sua formulação mais complexa. Propunhamo-nos a fazer uma avaliação minuciosa do campo. Minimamente, nossa expectativa era obter, de uma vez por todas, uma visão crítica, muito clara, das falhas e equívocos que resultam de se aplicar certos tipos de aproximações ao tratamento de situações que não as sustentam, em processamento de materiais com lasers. A medida que nosso projeto se desenvolvia, foi ficando claro que tínhamos conseguido obter uma formulação sem aproximações, tridimensional, completamente não linear do tratamento do aquecimento a laser de um sólido, explorando aspectos da termodinâmica de equilíbrio local, devidamente justificados. O modelo mostrou-se possuidor da generalidade e flexibilidade que buscávamos, sendo aplicável a um amplo espectro de problemas de aquecimento e/ou processamento de materiais, mesmo quando estes incluem a intervenção de processos específicos locais, em paralelo ao aquecimento em si, os quais produzem geração / consumo local de energia térmica (por exemplo, transições de fase, reações químicas, etc.). O ponto de partida foi o estabelecimento das bases físicas do modelo, introduzindo uma temperatura local T(x,y,z,t) para o sistema (sólido aquecido a laser). A questão aqui é que, na situação contemplada, o sólido se encontra ao longo do aquecimento, numa situação descrita termodinamicamente como "fora do equilíbrio". Não obstante, pode-se considerá-lo subdividido em células macroscopicamente pequenas, em cada uma das quais se pode aplicar o postulado do equilíbrio termodinâmico local. Isto permitiu que, além de definir a temperatura termodinâmica local, e outras variáveis termodinâmicas, pudéssemos, também, definir as densidades locais dos vários potenciais termodinâmicos. Para isto foi preciso reformular o problema da difusão de calor descrevendo-o em termos de um par de quantidades termodinâmicas relacionadas entre si: a densidade entálpica W(x,y,z,t) e a temperatura T(x,y,z,t). Elas tiveram que ser calculadas numericamente, de forma auto-consistente, usando o sistema integro- diferencial de equações formado pela equação não-linear 3-D de difusão de calor, com fonte de calor a laser arbitraria e a relação termodinâmica constitutiva que liga a densidade de entalpia com a temperatura. Resultaram, assim, valores auto-consistentes para W(x,y,z,t) e T(x,y,z,t) a partir dos quais, explorando as definições termodinâmicas usuais, foram calculadas as densidades de entropia, de energia livre de Gibbs e de energia livre padrão. A implementação numérica do modelo físico acima descrito exigiu que produzíssemos um novo esquema de cálculo e desenvolvêssemos o correspondente algoritmo numérico. Partimos, então, para escrever o programa Fortran correspondente, preparado para processamento tanto no computador IBM-3090 (processador vetorial) como em estações de trabalho SUN SPARC, explorando o esquema explicito no método das diferenças finitas. As aplicações de nosso modelo voltaram-se para dois problemas em processamento a laser em que tínhamos interesse: a) microfusão com laser no IV; b) deposição termoquímica, induzida a laser, de camadas de óxidos em substratos metálicos. Em ambos os casos, nossas previsões teóricas foram confrontadas com dados experimentais disponíveis, tendo-se sempre obtido muito boa concordância, principalmente face ao que conseguiram outras formulações. No caso dos filmes de óxidos, o tratamento foi tão amplo que o assunto mereceu um capítulo aparte no corpo da Tese. Em resumo, produzimos e aplicamos um esquema alternativo, com base na termodinâmica de equilíbrio local, que se mostrou particularmente apto no tratamento de problemas de processamento a laser quando as condições de radiação são tais que tornam o problema térmico associado altamente não-linear / Abstract: The subject of the computer modeling of the laser processing of materials continues to be highly topical in Materials Science. Basic to such an achievement was to have an well posed proposition to determine the time evolution of the temperature anywhere in the laser heated sample. Though models of such a kind abound in the literature, they are either rather crude approaches to the problem or, in one stage or another of the model formulation and/or numerical computations, they call for approximations that normally render them applicable only under severely restricted conditions. To further complicate this picture, pulsed laser heated solids frequently undergo so large temperature excursions, at such incredibly large heating/ cooling rates, that make them cross the boundaries of one or more phase transitions and/or make them the seat of markedly endothermic or exothermic processes along with the heating itself. It is no longer feasible to ignore the temperature variation of the various parameters entering the heat diffusion equation, associated with optical and or thermal propertied of the solid. this not only makes the equation highly non-linear but asks that it be solved with moving boundary conditions. The numerical computations are the Bole hope to get any solution to this problem, but even them are now severely restricted by prohibitively large computer processing times, or by uncontrollable numerical instabilities. All this have justified, in a certain sense, the use of the forementioned approximations for the full problem of materials processing under highly non-linear heating laser irradiation conditions. We decided, in this Thesis, to face such a formidable problem in its fullest picture. Minimally, we expected to get out of such enterprise with a carefully evaluated picture of the pitfalls and shortcomes that result from unduly applications of certain approximated formulations to specific laser processing problems. However, we ended up with an approximations free formulation for the three-dimensional fully non-linear laser heating problem, which explored well justified aspects of local equilibrium thermodynamics. It proved to have sufficient generality and flexibility to be applicable to a large spectrum of laser heating and/or processing problems, even when they included intervention of local specific processes, in parallel to the heating itself, which develop / consume heat energy (such as phase transitions, chemical reactions, etc). We started out by laying the physical foundations of the model by introducing a local temperature T(x,y,z,t) for the system (laser heated solid) which, while being globally in a non-equilibrium condition, could be divided up into macroscopically small individual cells within which the postulate of local thermodynamic equilibrium could be applied. This allowed UB not only to define the local thermodynamic temperature, and other thermodynamic variables, but as well to define the local densities for the various thermodynamic potentials. This required reformulating the heat diffusion problem in terms of a pair of the thermodynamically related quantities: the enthalpy density (W(x,y,z,t)) and temperature (T(x,y,z,t)). They had to be numerically computed in a self-consistent fashion using the integro-differential system of equations formed by the fully non-linear 3-D heat equation, with an arbitrary laser source as the heating element, and the thermodynamic constitutive relation linking enthalpy density and temperature. As a result W(x,y,z,t) and T(x,y,z,t) were self-consistenly computed and from them, using the normal thermodynamic definitions, we got the local densities for the entropy, for Gibss free energy and for the standard free energy. In order to able to numerically implement the physical model described above we had to devise afresh a computational scheme and develop the corresponding numerical algorithm. Prepared to run in a vector processing IBM-3090 computer and / or in SUN - SPARC Work Stations, a FORTRAN code was written which explored an explicit finite differences numerical scheme. Applications of the model addressed two problems in laser processing: (a) ¿micro fusion with IR lasers (b) -laser induced thermochemical deposition of oxide layers on metallic substrates. In both cases the predictions of the model were confronted with experiment, wherever possible, with very good agreement. The laser induced oxide layer deposition problem was dealt with at length, constituting one of the chapters in the Thesis. Overall, we have developed and applied an alternative scheme based on local equilibrium thermodynamics that is particularly suited to deal with laser processing problems when the irradiation conditions bring the associated thermal problem into a highly non-linear regime / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Artur Zaghini Francesconi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T01:36:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 D'Angelo_JoseVicenteHallak_M.pdf: 3496953 bytes, checksum: 83b2dec0eb5a6e75cbc8211e5dc307aa (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Foi projetado, construído e testado um equipamento para medir o segundo coeficiente virial de gases. O método experimental utilizado é o método relativo da variação de temperatura a volume constantes. Como o gás de referência nos experimentos realizados foi usado nitrogênio e como gás em estudo, o metano. Os dados do segundo coeficiente virial do metano forma obtidos a 303,15K e 323,15K, a pressões próximas da atmosférica. Os resultados para as temperaturas citadas foram ¿33,9 '+ ou ¿' 1,5 'cm POT. 3¿/mol e ¿32,3 '+ ou ¿' 1,5 'cm POT. 3¿/mol, respectivamente.Os resultados a 303,15 K apresentaram desvios da ordem de 17 a 26% em relação aos dados da literatura. Esses valores se devem a vazamentos contatados na aparelhagem. Sanados estes vazamentos, os resultados do segundo coeficientes virial a 323,15 K apresentaram desvios na faixa de 1 a 10%. Esta faixa representa desvios absolutos entre 0,3 e 3,0 'cm POT. 3¿/mol sobre o valor medido. Estes valores estão dentro da faixa de erro tolerável para o método experimental aplicado. Os resultados alcançados permitem concluir que o equipamento desenvolvido e o método utilizado possibilitam a determinação do segundo coeficiente virial de gases. O equipamento pode também ser aplicado em medidas do coeficiente virial de soluções gasosas / Abstract: An equipment for measuring the second virial coefficients of gases has been projected, built and tested. The experimental method used is the relative method of chaging temperature, with constant volume. The reference gas used in the experiments was nitrogen and the gas studied was methane. The data about second virial coefficient of methane were obtained at 303,15 K and 323,15K, with pressures near the atmospheric pressure. The results for the mentioned temperatures were ¿33,9 '+ or ¿' 1,5 'cm POT. 3¿/mol and ¿32,3 '+ or ¿' 1,5 'cm POT. 3¿/mol, respectively. The results at 303,15 K have showed deviations of 17 to 26%, comparing with literature data. These values are due to leaks detected in the equipment. Fixing these leaks, the results of the second virial coefficients at 323,15 K have showed deviations in the range of 1 to 10%. This range represents absolute deviations between 0,3 and 3,0 'cm POT. 3¿/mol over the measured value. These values are within the range of tolerable error for the experimental method applied. The results reached allow us to conclude that the equipment and the experimental method may be used in the determination of the second virial coefficient of gases. This equipment can also be used for measuring the virial coefficient of gas mixtures / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica

O presente trabalho procura estudar e compreender os processos reativos de chama, tentando identificá-los através de uma abordagem químico termodinâmica, em contraposição às análises clássicas, puramente cinético-químicas. Estas são justificadas por se considerar este tipo de fenômeno como existindo em condições distantes da condição de equilíbrio termodinâmico e não passíveis de análise termodinâmica, coisa que, através desta investigação, pretende-se questionar. Neste estudo, considerou-se a chama como ocorrendo em um escoamento unidimensional ideal, em regime permanente, em fluido perfeito, i.e. não há viscosidade e dividiu-se a chama em fatias, em que a exergia química era transformada em exergia térmica, em se adaptando \"o problema do tijolo aquecido\" (ou \"hot brick problem\"). O processo reativo global de chama adiabática foi, por evidência experimental, considerado como sendo bi-variante i.e. completamente determinado com a definição da pressão e da temperatura dos reagentes, conhecidos a priori, em espécie e em quantidade. O teorema de Duhem1 nos garante, portanto, que caso se estabeleça o equilíbrio, este estaria determinado. Aqui se procurou reunir subsídios para sua identificação. Investigaram-se a modelagem de chamas adiabáticas e reversíveis de duas fatias, consideradas como meio efetivo, em se igualando a exergia química à exergia térmica, bem como o que se considerou como sendo chamas adiabáticas de duas fatias de máxima irreversibilidade interna. Para a chama adiabática irreversível obteve-se temperaturas de ignição próximas à temperatura de autoignição para 4 de 6 combustíveis. Por fim, conclui-se que a chama contínua não é o limite da chama irreversível de infinitas fatias. Enquanto que aquela tem irreversibilidade máxima, segundo o modelo apresentado, a irreversibilidade desta é um máximo relativo. / The present study attempts at an understanding of the reactive processes within a flame. A chemical thermodynamics approach is employed in juxtaposition to the classical analysis which are purely chemical kinetic. These are justified because this phenomenum is considered to take place far from equilibrium conditions and not subject to thermodynamic analysis. This fact will be questioned in this study. A one-dimensional, ideal and steady flow flame was considered. The reactive process of an adiabatic flame was, by experimental evidence, considered to possess two degrees of freedom, i.e it would be completely determined by defining the reactants\' pressure and temperature, whose species and quantities were a priori known. Duhem\'s theorem2 tells us that if equilibrium is estabilished, it would be fully determined. An adiabatic and reversible two-sliced flame (the effective medium) was determined by equating the chemical exergy of the flame to the physical exergy of the two slices relative to the ignition point. Also, the constrained extremum of the difference between the chemical and physical exergies allowed the relative maximum of an internally irreversible adiabatic flame to be determined. For the irreversible flame, close simulation of the autoignition temperature for 4 of 6 fuels was obtained. Finally, the conclusion that a continuous flame is not the limit of an irreversible flame with infinite slices is demonstrated. Whilst that flame is the flame with maximum irreversibility, this flame has a relative maximum of internal irreversibility.

Orientador: Ennio Peres da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:40:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sordi_Alexandre_D.pdf: 39903144 bytes, checksum: 0283389433e393e30a63d2f0583d00df (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O objetivo desse trabalho foi a modelagem de sistemas de células a combustível (CaCs) operando com o gás de gaseificação de biomassa. Dois tipos de CaCs foram consideradas no estudo: a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) e a SOFC (Solide Oxide Fuel Cell). A primeira opera com hidrogênio de alta pureza e a concentração permissível de monóxido de carbono no gás combustível é de 10 _mol.mol-1; então, o sistema deve conter módulos de reforma e purificação da mistura gasosa. A segunda, devido à alta temperatura de operação, pode usar a mistura gasosa diretamente sem restrição quanto ao monóxido de carbono. A metodologia consistiu na análise termodinâmica dos sistemas modelados, visando determinar as irreversibilidades nos processos e as eficiências de primeira e segunda lei; isto foi feito considerando misturas gasosas produzidas por diferentes processos de gaseificação. O estudo demonstrou a importância de um reator de reforma para o desempenho exergético do sistema PEMFC. Neste, respectivamente as eficiências de primeira e de segunda lei variaram de 39% a 41% e de 26% a 31%, a máxima eficiência de segunda lei ocorre quando o gás de gaseificação apresenta menor fração molar de nitrogênio. Para o sistema SOFC as respectivas eficiências variaram de 48% a 51% e de 34% a 39%. A comparação com o sistema de turbina a gás demonstrou que este é superior em eficiência quando opera em ciclo STIG e o reator de gaseificação é pressurizado. Por outro lado o sistema SOFC é o mais eficiente se as turbinas operarem em ciclo simples e com gaseificador pressurizado / Abstract: The objective of this work was to model fuel cell systems with biomass gasification gas. Two types of fuel cells were considered in the study: PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) and SOFC (Solide Oxide Fuel Cell). The first uses high-purity hydrogen and the maximum carbon monoxide concentration in the fuel gas it is 10 _mol.mol-1. Therefore, it should have systems of reforming and purification of the gaseous mixture. The other, due to the operating temperature, uses directly the gaseous mixture without restriction to the carbon monoxide. The methodology has consisted in a thermodynamic analysis of modeled systems, seeking to determine irreversibility¿s in the processes and first and second law efficiencies, is this was made considering gaseous mixtures produced by different gasification processes. The study has demonstrated the reformer importance for exergetic performance of PEMFC system. In this, respectively the first and second law efficiencies ranging from 39% to 41% and from 26% to 31%, the maximum second law efficiency is accomplished when gasificaion gas is composed to smaller molar fraction of nitrogen. For SOFC system the respective efficiencies ranging from 48% to 51% and from 34% to 39%. The comparison with gas turbine system has demonstrated that these is superior in efficiency when operates at STIG cycle and the gasification reactor is pressurized. On the other hand SOFC system is more efficient if gas turbines operate in simple cycle and with pressurized gasification reactor / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cro_NelsonPradoRodrigues_M.pdf: 2904462 bytes, checksum: 1e944d316e2e4ec4ca0a4e8ba01ae4a2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento de um modelo de simulação computacional para motores de combustão interna com ignição por centelha que inclui o processo de combustão com duração finita, a transferência de calor instantânea entre o fluído operante e as paredes dos cilindros e os processos de admissão e de escape. O modelo de simulação desenvolvido realiza os cálculos de propriedades termodinâmicas de cada uma das substâncias envolvidas no processo a cada instante discretizado do ciclo termodinâmico do motor a partir de dados de entrada relacionados ao motor e ao regime de operação que se deseja avaliar. O algoritmo tem por resultado os perfis de temperatura e pressão instantâneas dos gases no interior dos cilindros em função do ângulo do eixo de manivelas e o diagrama da pressão instantânea pelo volume instantâneo no intervalo de um ciclo do motor. O algoritmo também contempla campos para inserção de dados relativos a determinados parâmetros de projeto de motor que permitem a avaliação da influência da variação dos referidos parâmetros nas características de desempenho do motor simulado / Abstract: This work describes the development of a computational simulation model for internal combustion engines with spark ignition which includes the combustion process with finite duration, the instantaneous heat transfer between the working fluid and the cylinder walls and the intake and exhaust processes. The simulation model developed calculates the thermodynamic properties of each element involved in the process at every discretized instant of the engine cycle using as input the data related to the engine and to its intended operating regime. The simulation model has as a result the instantaneous temperature and pressure profiles inside of the cylinder as a function of the crankshaft angle and the diagram of instantaneous pressure by instantaneous volume in the range of one cycle. The algorithm also includes a variation range of certain parameters of the engine project to evaluate the influence of each one of these parameters in its performance characteristics / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Waldyr Luiz Ribeiro Gallo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:17:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BritoLopes_AlissonVinicius_M.pdf: 16369458 bytes, checksum: e72c2c680cdccf96557c9588ce37e602 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Um modelo de simulação fenomenológico de motores Diesel foi desenvolvido. O modelo permite a simulação das fases aberta e fechada do ciclo. A combustão é modelada utilizando um modelo de liberação de energia finita. É levado em conta um modelo unidimensional para escoamento sobre as válvulas e um modelo para a transmissão de calor instantânea entre os gases e a parede do cilindro. Por se tratar de um modelo paramétrico, uma série de estudos pode ser feita no sentido de avaliar as influências dos diversos parâmetros sobre os valores finais de eficiência global do motor. As curvas características e as eficiências do motor correspondem aos resultados finais obtidos após o processo iterativo. Um motor é comparado quando simulado em duas situações: com e sem cruzamento de válvulas. Ao simular o caso base (sem cruzamento de válvulas) foi possível comparar a potência efetiva de eixo declarada pelo fabricante (49 kW) e constatar que a potência calculada pelo modelo foi de 51.3 kW indicando assim que as hipóteses adotadas foram bastante razoáveis. Além disso, o modelo forneceu valores para eficiência volumétrica, consumo específico e eficiência térmica condizentes com os valores usualmente encontrados nas referências bibliográficas. Constatou-se que ao gozar de um curto cruzamento de válvulas o motor teve seus parâmetros de eficiência aumentada em 3%, além de uma redução de 3.3% no consumo específico de combustível, valores esses quando comparados ao caso base. O algoritmo desenvolvido permitiu também analisar a influência do ponto de injeção na curva de pressão de combustão, a influência da rotação na curva de taxas mássicas na admissão/escape e a influência da quantidade de combustível injetada sobre as potências de atrito, efetiva e indicada / Abstract: A phenomenological simulation model of Diesel engine was developed. The model is able to simulate the open and closed phase of the cycle. The combustion process is modeled by using a finite heat release model. A one-dimensional model is applied for the flow through the valves and the instantaneous heat transfer between gases and cylinder wall. As the model is parameterized, a series of studies can be done to evaluate the influence of several parameters on the final values of the overall engine efficiency. Typical engine curves and the engine efficiencies are obtained as a result of the interactive process. An engine is compared when simulated in two situations: with and without valve overlapping. By simulating the baseline case (without valve overlapping) it was possible to compare the brake power informed by the engine manufacturer (49 kW) and that obtained by model was (51.3 kW), showing that the hypothesis adopted was reasonable. Furthermore, the model provides values for the volumetric efficiency, specific fuel consumption and thermal efficiency in agreement with values usually found in both the bibliographic references and manufacturer¿s data. It was found that when the engine operated with a short valve overlapping, the engine achieved 3% of improvement in the efficiency parameters and 3.3% of reduction in specific fuel consumption, these values are compared with the base case. The algorithm developed also allowed to analyze the influence of the injection start point in the combustion pressure curve, the influence of engine rotation in the mass rate in intake and exhaust process and the influence of equivalence ratio on the friction, effective and indicated power / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Horatiu Stefan Nastase / Banca: Rogério Rosenfeld / Banca: Victor Rivelles / Resumo: Nesta dissertação estudamos o mecanismo atrator e a função entropia para buracos negros. Depois de revisarmos alguns aspectos de Relatividade Geral e buracos negros do tipo Schwarzschild, Reissner-Nordstrom e Kerr-Neumann demonstraremos detalhadamente como são deduzidas a lei zero e a primeira lei das chamadas Leis da Termodinâmica de Buracos Negros. Apresentaremos também a segunda e a terceira destas leis e discutiremos a relação entre as Leis da Termodinâmica e as Leis da Termodinâmica de Buracos Negros. Após isso, apresentaremos um exemplo para demonstrar como ocorre o chamado fenômeno atrator, que faz com que todos os campos escalares admitam o mesmo valor sobre o horizonte de eventos do buraco negro, fazendo-os então perder toda a memória de suas condições iniciais no infinito. Finalmente, apresentaremos a dedução da chamada função entropia de Sen, e demonstraremos sua importância no que se refere ao estudo dos campos escalares de um buraco negro para a geometria próxima ao horizonte de eventos, ou seja, para o mecanismo atrator. Demonstraremos a validade deste formalismo através da solução de Reissner-Nordstrom usual em 4 dimensões e de uma teoria correspondendo à parte bosônica de uma ação da supergravidade à baixas energias / Abstract: In this Master Thesis we study the attracto rmechanism and the entrop yfunction for black holes. After reviewing some aspects of General Relativity and black holes solutions of the Schwarzschild, Reissner-Nordstrom and Kerr-Newmann type, we give a detailed derivation of the zeroth and first of the so-called Laws of Black Hole Thermodynamics. We will also present the second and third laws and discuss the relation between The Laws of Thermodynamics and The Laws of Black Hole Thermodynamics. Then we will present an example of how the so-called attractor phenomena occurs, which makes all the scalar fields assume the same value on the black hole event horizon, forcing them to lose all the memory of their initial conditions at the infinity. Finally, we will present the derivation of the so-called Sen's entropy function, and we will show its importance concerning the study of scalar fields of a black hole for the near horizon geometry, or in other words, for the attractor mechanism. We will show the validity of this formalism through the usual Reissner-Nordstrom solution in 4 dimensions and a theory corresponding to the bosonic part of a low energy supergravity action / Mestre

Essa dissertação consiste de uma revisão dos resultados clássicos sobre a termodinâmica de buracos negros bem como de uma análise crítica das extensões recentes da relação entre a termodinâmica e a dinâmica gravitacional e suas implicações. / This dissertation consists of a revision of the classical results concerning the thermodynamics of black holes as well as a critical analysis of the recent extensions of the relationship between thermodynamics and the gravitational dynamics and its implications.

Orientador: Edson Denis Leonel / Coorientador: Luiz Antonio Barreiro / Banca: Juliano Antônio de Oliveira / Banca: Giovani Gozzi / Resumo: O presente trabalho de pesquisa foi motivado por um modelo de bilhar unidimensional denominado de Bouncer. O modelo consiste em uma partícula movendo-se sob ação de um campo gravitacional e que colide com um plataforma móvel. Apresentaremos suas características e propriedades que motivaram a pesquisa para um bilhar bidimensional com geometria da fronteira do tipo ovóide. Os objetivos desta dissertação são de estudar as propriedades estatísticas e termodinâmicas de um bilhar ovóide com dependência temporal na fronteira em um regime dissipativo em relação as colisões entre a partícula e a fronteira. Para o bilhar bidimensional, apresentaremos as propriedades desenvolvidas inspiradas no modelo unidimensional. Desenvolvemos as expressões para determinar os expoentes críticos do sistema em relação a velocidade quadrática média, o número de colisões em função do tempo e a conexão com a termodinâmica através do teorema de equipartição de energia. Nesta dissertação apresentamos um forma alternativa de fazer a conexão com a termodinâmica através da lei de Fourier para a condução do calor, para bilhares bidimensionais e de determinar o número de colisões em função do tempo / Abstract: This work was motivated by a one-dimensional model called as bouncer. The model consists of a particle moving under the action of a gravitational field and experiences collisions with a periodic moving platform. We describe shortly its dynamical properties and move forward to a two-dimensional billiard problem of the oval-like shape. The objective of this dissertation is to study some statistical and thermodynamical properties of an oval-like shaped billiard whose boundary moves in time. Upon collision with the boundary, the particle has a fractional lose of energy produced by inelastic collisions. We then obtain equations that describe the dynamics at both sort and large time. By the use of equipartition theorem, we make a connection of the dynamical results with the thermodynamics approach. In this dissertation we present an alternative way of making the connection with thermodynamics via the Fourier's law for heat conduction / Mestre

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Co-orientador: / Banca:Andrey Yuryevich Mikhaylov / Banca: Edmundo Capelas de Oliveira / Resumo: A teoria de Hamilton-Jacobi geralmente é apresentada como uma extensão da teoria de Hamilton através das transformações canônicas. No entanto, o matemático Constantin Carathéodory mostrou que essa teoria, sua existência e validade, independem do formalismo hamiltoniano. Neste trabalho, apresentaremos a abordagem de Carathéodory para a teoria de Hamilton-Jacobi. Partindo desse procedimento, construiremos uma teoria de vínculos para que se possa resolver problemas com vínculos involutivos e não-involutivos. Para isso, analisaremos a integrabilidade das equações e introduziremos a operação dos parênteses generalizados que, no lugar do parênteses de Poisson, passará a descrever a dinâmica de sistemas vinculados. Mostraremos uma aplicação dessa teoria de vínculos no modelo BF da teoria de campos. Para finalizar, trataremos da Termodinâmica Axiomática de Carathéodory e também da teoria de Hamilton-Jacobi na Termodinâmica, o que é válido para ilustrar a grande abrangência desse formalismo / Abstract: The Hamilton-Jacobi theory is usually presented as an extension of the Hamilton's theory through the canonical transformations. However, the mathematician Constantin Carathéodory showed this theory, its existence and validity, is independent of the Hamiltonian formalism. In this work, we present the Caratheodory's approach to the Hamilton-Jacobi theory. From this procedure, we build a theory of constraints which can solve problems with involutive and non-involutive constraints. For this, we analyze the integrability of the equations and introduce the operation of the generalized brackets that, instead of Poisson brackets, will describe the dynamics of constrained systems. We show an application of this theory in BF model of the field theory. Finally, we will discuss the Carathéodory's Axiomatic Thermodynamics and also show the Hamilton-Jacobi theory in Thermodynamics, which is valid to illustrate the wide coverage of this formalism / Mestre