Resumo: A banana é a fruta com maior produção mundial, sendo plantada em quase todos os continentes. Devido à grande oferta de banana no mercado, é notável a existência de problemas com a geração de resíduos causados por desperdícios (fruta sobremadura) e material celulósico gerado no cultivar. O presente trabalho tem como objetivo principal a aplicação do processo de secagem para resíduos do cultivar da banana nanica (Mussa spp. Haploide AAB ), visando seu possível aproveitamento na indústria. Resíduos de banana tipo nanica (casca, pedicelo, pedúnculo) e polpa foram caracterizados quimicamente, encontrando valores de cinza, umidade, matéria seca, proteína, lipídeos e carboidratos totais muito próximos à literatura. A relação entre o conteúdo de umidade e a atividade de água proporciona informações uteis para a armazenagem e processamento destes resíduos. Na pesquisa foram determinadas isotermas de desorção para casca, pedicelo e polpa de banana a seis temperaturas (20, 30, 40, 50, 60 e 70°C), na faixa de conteúdo de umidade entre 0,001-6,360 kg·kg -1 e atividades de água entre 0,02-0,907. O modelo teórico de GAB foi empregado para a modelagem das isotermas de desorção. Foi proposta a segunda derivada da solução analítica da equação de Clausius-Clapeyron para calcular o calor isostérico de sorção, a entropia diferencial e, a energia livre de Gibbs, através do modelo de GAB quando o efeito da temperatura em equilíbrio higroscópico é considerado. Experimentos de secagem para casca de banana foram realizados em um secador de leito fixo, a três diferentes velocidades de ar (2.5, 1.5 e 1.0 m·s -1 ), e quatro temperaturas (40, 50, 60 e 70°C). Os modelos de Peleg, Lewis, Henderson-Pabis e difusivo, foram empregados na modelagem das curvas de secagem. Na análise gráfica, encontrou-se que a velocidade de ar não influência no tempo final secagem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Banana is the most produced fruit in the world, being planted in every continent. Due to the large supply bananas in the market, the existence of problems with waste generation caused for overripe fruit and cellulosic material is noteworthy. The objective of this paper is the drying process implementation for banana waste, variety nanica (Mussa spp. Haploid AAB), for a possible application in the industry. Waste (peel, pedicel and peduncle) and pulp of banana nanica were characterized chemically, where values of ash, protein, fat, carbohydrates, and water were quantified, showing similar results with literature. The relationship between moisture content and water activity provides useful information for processing and storage of banana waste. The desorption isotherms of peel, pedicel and pulp of overripe bananas were determined at six different temperatures (20, 30, 40, 50, 60 and 70ºC) over wide ranges of moisture content (0,001-6,360 kg kg-1 d.b.) and water activity (0,02- 0,907). The theoretical model of GAB was used for modeling the desorption isotherms. An analytical solution of the Clausius-Clapeyron equation was proposed to compute the isosteric heat of sorption, the differential entropy, and the Gibbs' free energy, by means of the GAB model when the effect of temperature on hygroscopic equilibrium is considered. Drying kinetics for peel banana in convective hot air forced equipment were determined, at three air velocities (2.5, 1.5 and 1.0 m·s -1 ), and four temperatures (40, 50, 60 and 70 ° C). The models of Peleg, Lewis, Henderson-Pabis, and diffusive were used to the modeling of drying curves. In the graphical analysis, for all experiments, air velocity does not influence in the final time of drying, showed a decreasing rate period of drying. Finally, acid hydrolysis of dry peel banana was performed by using a central composite design experimental with three... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Javier Telis Romero / Coorientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Co-oreintador: Henry Alexander Váquiro Herrera / Banca: Miriam Dupas Hubinger / Banca: José Francisco Lopes Filho / Mestre

O entendimento dos princípios básicos do enovelamento proteico pode conduzir a muitas aplicações importantes. Embora não se conheçam todos os aspectos significativos envolvidos neste problema, experimentos e aproximações teóricas têm produzido avanços relevantes na sua compreensão, como, por exemplo, o papel dominante das forças hidrofóbicas. Com o propósito de contribuir para a identificação de alguns parâmetros determinantes no processo de folding, o objetivo deste trabalho consiste em estudar o potencial estéreo-hidrofóbico (isto é, o potencial hidrofóbico e um conjunto de especificidades estéricas adequadas) relacionado ao processo de enovelamento de proteínas globulares, evidenciando o papel das restrições estéricas e as características topológicas do estado nativo. Para tanto, empregou-se um modelo simplificado em rede cúbica, estudando-se, através de simulações Monte Carlo, o comportamento de mais de 40 cadeias tipo-proteínas, que apresentam estados nativos caracterizados pelos seguintes parâmetros topológicos: ordem de contato, χ, ordem de longo alcance e número φ de estruturas tipo grande manivela. Claramente, os resultados das simulações para as cadeias com configurações nativas, caracterizadas por baixo valor de χ e elevado valor de φ, são bastante diferenciados daqueles obtidos para as cadeias que apresentam configurações nativas com χ elevado e φ pequeno, evidenciando que o potencial estéreo-hidrofóbico, adotado neste trabalho, permite relacionar os comportamentos termodinâmico e cinético da cadeia tipo-proteína com os atributos topológicos da configuração nativa correspondente. Adicionalmente, mostrou-se que as restrições estéricas consideradas introduzem fortes mudanças na atividade configuracional, aumentando a estabilidade do estado nativo, bem como alterando, drasticamente, a curva da capacidade térmica, em função da temperatura, em comparação com os resultados das simulações obtidos com o potencial hidrofóbico (sem restrições estéricas). / The understanding of the basic principles of the protein folding process may lead to very important applications. Although all significant aspects of this problem are not yet known, experimental and theoretical results have given important contribution on the subject, as, for instance, about the dominant role of the hydrophobic forces. In order to contribute to the identification of significant ingredients for the folding process, the main goal of this work consists in studying the stereo-hydrophobic potential (that is, the hydrophobic potential and a set of steric specificities) related to the folding process of globular proteins, revealing the importance of the steric constraints and the role of the native structure. A minimalist lattice model was employed for this purpose, and more than forty distinct protein-like chains were studied. These chains were designed based on native structures characterized by topological parameters as contact order, χ, long range order and number φ of crankshaft-like structures. The Monte Carlo simulation results show clearly that the folding process depends strongly on the topological attributes of the native structure: thermodynamical and kinetic behavior for chains designed from native structures, presenting smaller χ and higher φ, are very distinguishable from those with higher χ and lower φ. Additionally it was shown that the steric constraints significantly modify the configurational activity, increasing the general conditions for the globule stability, as well changing drastically the shape of the thermal capacity behavior, as a function of the temperature, in comparison with the corresponding results obtained using the hydrophobic potential only, i.e., without the steric specificities.

A teoria de campo médio para o modelo de Ashkin-Teller com interações ferromagnéticas de longo alcance na presença de campos magnéticos aleatórios foi desenvolvida. Isso foi conseguido através do uso do truque de réplicas para a obtenção da energia livre e do estudo analítico das equações integrais acopladas dos parâmetros de ordem, da estabilidade de suas soluções e das suas expansões para T &#8804 Tc. Inicialmente, foram determinadas as expressões gerais das funções termodinâmicas do modelo no caso em que existiam três campos magnéticos aleatórios com distribuições gaussianas. Em seguida, foi examinado o caso particular do modelo com um só campo magnético aleatório na direção de Z = &#8249 &#948 S &#8250. A estratégia adotada se mostrou poderosa pois possibilitou a caracterização detalhada do diagrama de fases com várias superfícies de coexistência e das linhas de pontos críticos. As equações integrais das funções termodinâmicas desse caso particular foram discutidas e resolvidas numericamente para valores especiais das constantes de interação e da variância. Para o caso particular do modelo na presença de campos magnéticos aleatórios nas direções &#8249 S &#8250 e &#8249 &#948 &#8250, foram determinadas e discutidas as expressões das funções termodinâmicas. Foram também obtidas as equações das superfícies de instabilidade da solução paramagnética. Foi provado que a transição entre as fases paramagnética e de Baxter é sempre de primeira ordem. Outro resultado original da tese foi a verificação da existência da simetria de dilatação e contração do modelo de Potts na presença de campos magnéticos aleatórios. Essa simetria permite que o estudo da energia livre no intervalo q&#8712 (1,2) forneça o comportamento termodinâmico do sistema para todo q>2. / The meanfield theory of the long range Ashkin-Teller model in random fields was developed. This was obtained by using the replica trick and the study of the coupled integral equations for the order parameters, the stability of their solutions, and their expansions for T &#8804 Tc. Inicially, the expressions of the thermodynamic functions for the model in three random fields with Gaussian distributiuons were determined. After this, it was examined the particular case of the model with only one random field in the Z = &#8249 &#948 S &#8250 direction. The strategy revealed itself powerful by the detailed characterization of the phase diagram with several coexistence surfaces and lines of critical points. The integral equations of the thermodynamic functions for this particular case were discussed and numerically solved for special values of the interaction constants and field distribution variance. For the particular case of the model with random fields in the &#8249 S &#8250 and &#8249 &#948 &#8250, directions, the expressions were also determined and discussed. The equations of the instability surfaces for the paramagnetic solution were obtained, and it was proved that the para-Baxter transition line is always of first order. Another original result of the thesis was the verification of the the existence of the dilatation and contration symmetry in the Potts model with random fields. This symmetry permits that the study of the free energy in the q&#8712(1,2) interval supplies the thermodynamics behavior of the system for q>2.

Les disjoncteurs haute-tension sont des dispositifs permettant d'établir, supporter et couper le courant, dans le but de protéger les installations du réseau électrique. L'efficacité de la coupure du courant s'obtient par l'ouverture des contacts du disjoncteur et par la création d'un arc électrique entre ces derniers afin de dissiper l'énergie stockée par le dispositif. Le plasma ainsi créé est partiellement constitué de vapeurs métalliques et organiques respectivement issues de l'érosion des contacts (Cu ou W dans notre cas) et de l'ablation des parois (PTFE). Une fois l'arc établi, un gaz froid (généralement du SF6) vient souffler l'arc pour le refroidir et faciliter son extinction. Durant ce processus de refroidissement, le plasma vient éroder des parois (buses à base de téflon, monomère de base C2F4) dont la géométrie augmente l'efficacité du soufflage. Nous sommes alors en présence d'un plasma thermique SF6-C2F4-Cu (ou SF6-C2F4-W) caractérisé par sa composition, sa température et sa pression. Pour caractériser ces transferts d'énergie dans le milieu ou de l'arc vers les matériaux (effets thermiques plutôt que chimiques), nous avons alors recours à la modélisation afin de réduire les essais expérimentaux qui s'avèrent très coûteux. Pour mieux maîtriser ces échanges et optimiser ces dispositifs, il est donc primordial de bien connaître les propriétés chimiques, radiatives, thermodynamiques et de transport du gaz qui varient rapidement avec la pression, la température et la nature (composition) du milieu. Cette thèse porte sur l'étude des propriétés radiatives et des propriétés transport d'un plasma de SF6 contaminé par des vapeurs organiques (C2F4) et métalliques (Cu ou W), dans le but d'améliorer les modèles numériques par la prise en considération de ces vapeurs dans le milieu. Actuellement, l'implémentation de telles données (pour des mélanges ternaires) dans les modèles s'avère très difficile et conduit à des temps de calcul extrêmement long. Afin de réduire ces temps de calcul nous avons réalisé une étude sur les lois de mélange, dans le but de reconstituer les propriétés radiatives et de transport pour tout type de mélanges ternaires SF6-C2F4-Cu et SF6-C2F4-W. / The High Voltage Circuit Breaker (HVCB) represents one of the most important and complex components in the energy transmission, it must be there to isolate faulted section of a network, interrupt fault and abnormal currents: due to non-linear loads (for example arc furnace) or other load variation. Nowadays, to reduce the cost of HVCB development, the numerical model based on physical considerations is used for designing circuit-breakers. However, whatever the operating conditions, the arc does not establish in pure SF6, which is currently the dielectric gas used in the HVCB. In fact, during the interrupting phase the electrical arc is established between metallic electrodes (Cu) and quenched inside a nozzle composed by PTFE (C2F4), this electrical arc is an energetic environment which ablates the PTFE issue from wall and erodes copper issue from electrode. How it has been reported by several authors, the presence of organic and/or metallic vapours in the plasma modifies the properties of this one. Recent works have proved the impact of the PTFE vapour on the rise of pressure and the arc blown. Furthermore, the presence of metallic vapours has an important impact on the electrical conductivity and radiation emission. The calculation of the electrical arc properties composed by SF6-C2F4-Cu and SF6-C2F4-W has been performed for pressures up to 250 bars, temperatures between 300K and 30 000K and various mass concentrations with the assumption of Local Thermodynamic Equilibrium (LTE). The first part of this thesis give a presentation of the High-Voltage Circuit Breaker. The second part of this thesis is devoted to the calculation of the total atomic and molecular radiation. The third part is dedicated to the calculations of the transport, which have been calculated according to the Chapman-Enskog theory with the following approximations: third for electrical conductivity and for electron translational thermal conductivity, second for heavy species translational thermal conductivity, and first for reactional thermal and viscosity. Finally, we focus on the elaboration of mixing for our ternary mixture. Currently, calculating the plasma properties at each time and for all composition, pressure and temperature in a numerical model necessitate consequential calculation time. For these reasons, we have studied different mixing rules for the mixture SF6-C2F4-Cu and SF6-C2F4-W.

Le stockage d'hydrogène en phase solide sous forme d'hydrures, est l'une des solutions non-polluantes futures pour le stockage et le transport de l'énergie. Parmi les matériaux candidats, LiBH4 a été sélectionné vu sa capacité gravimétrique élevée en hydrogène (jusqu'à 13,6 % H2 en masse). Ce matériaux possède des propriétés thermodynamiques et cinétiques insuffisamment établies pour comprendre son comportement dans les applications futures. Sa décomposition peut être facilitée en présence de l'hydrure MgH2. Ainsi, le composite MgH2-xLiBH4 / Hydrides for solid-state hydrogen storage are one of the future solutions - pollutant free - for the storage and the transport of energy. Among the candidates, LiBH4 was selected considering its high gravimetric hydrogen capacity (up to 13.6 wt.% H2). This material has thermodynamic and kinetic properties insufficiently established to be included in future applications. Its decomposition can be facilitated within the presence of the hydride MgH2. Thus, the composite MgH2-xLiBH4 (0< x< 3.5) reactivated by high energy ball-milling, was studied regarding its microstructural properties and stability of the phases. The desorption reaction of hydrogen, with or without additives, shows the appearance of additional phases accompanying the principal reaction. Heat capacity measurements of LiBH4 revealed the presence of an abnormal behaviour before the polymorphous transition (Ttrs = 386 K), attributed to the increase of crystal defects in agreement with the existence of a hypo-stoichiometric domaine LiBH4-ε observed at higher temperatures. The stability of the three-phase system LiBH4-LiH-B was studied resulting to the principal reaction of decomposition: LiBH4(s,l) → LiH(s) + B(s) + 1,5H2(g). Vapour pressure measurements of LiBH4 showed that H2 is the major component of decomposition with minor species such as B2H6 and BH3. The thermodynamic properties of LiBH4 were critically assessed, gathering the new data with those existing in the literature, in the aim of modelling of reactions occurring in hydride mixtures.

Combination of the Calphad method and theoretical calculations provides new possibilities for the study of materials science. This work is a part of the efforts within the CCT project (Centre of Computational Thermodynamics) to combine these methods to facilitate modeling and to extend the thermodynamic databases with critically assessed volume data. In this work, the theoretical calculations refer to first-principles and Debye-Grüneisen calculations. The first-principles (i.e. ab initio) electronic structure calculations, based on the Density- Functional Theory (DFT), are capable of predicting various physical properties at 0 K, such as formation energy, volume and bulk modulus. The ab initio simulation software, VASP, was used to calculate the binding curves (i.e. equation of state at 0 K) of metallic elements, cubic carbides and nitrides. From the binding curves, the equilibrium volumes at 0 K were calculated for several metastable structures as well as stable structures. The vibrational contribution to the free energy was calculated using the Debye-Grüneisen model combined with first-principles calculations. Two different approximations for the Grüneisen parameter, γ, were used in the Debye-Grüneisen model, i.e. Slater’s and Dugdale-MacDonald’s expressions. The thermal electronic contribution was evaluated from the calculated electronic density of states. The calculated thermal expansivities for metallic elements, cubic carbides and nitrides were compared with Calphad assessments. It was found that the experimental data are within the limits of the calculations using the two approximations for γ. By fitting experimental heat capacity and thermal expansivity around Debye temperatures, we obtained optimal Poisson’s ratio values and used them to evaluate Young’s and Shear moduli. In order to reach a reasonable agreement with the experiments, it is necessary to use the logarithmic averaged mass of the constitutional atoms. The agreements between the calculations and experiments are generally better for bulk modulus and Young’s modulus than that for shear modulus. A new model describing thermodynamic properties at high pressures was implemented in Thermo-Calc. The model is based on an empirical relation between volume and isothermal bulk modulus. Pure Fe and solid MgO were assessed using this model. Solution phases will be considered in a future work to check the model for compositional dependence.

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Caciano Pelayo Zapata Noreña / Banca: Joel Fernando Nicoleti / Banca: José Francisco Lopes Filho / Banca: José Antônio Gomes Vieira / Resumo: Os objetivos deste trabalho foram analisar a influência do tipo e da quantidade de aditivos, além de diferentes métodos de secagem da polpa de maracujá em pó, nas isotermas, propriedades termodinâmicas de sorção e nos atributos de qualidade do produto obtido. No capítulo 1 descreve-se o efeito de diferentes aditivos - maltodextrina DE 10 e goma arábica - sobre as isotermas de sorção nas temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC de polpa de maracujá em pó obtida por secagem a vácuo. O modelo de GAB se ajustou aos dados de sorção. As isotermas apresentaram comportamento da curva do tipo II, na classificação de Brunauer. Observou-se que a adição de maltodextrina DE 10 e de goma arábica à polpa de maracujá desidratada reduziu a umidade de equilíbrio em relação à umidade da polpa pura e não houve diferença considerável entre as umidades de equilíbrio das amostras da polpa com 18% de goma arábica e polpa com 18% ou 55% de maltodextrina. O aumento da concentração da maltodextrina não teve influência sobre os valores de umidade de equilíbrio. O calor isostérico de sorção da polpa em pó aumentou com o decréscimo da umidade, ao mesmo tempo em que apresentou menores valores para a polpa em pó com aditivos do que os observados para a polpa pura. Através da teoria da compensação isocinética, pode-se concluir que o processo de sorção de água pela polpa de maracujá em pó é um processo espontâneo e controlado pela entalpia para todas as amostras testadas. No capítulo 2 foi analisada a influência de três métodos de secagem: em estufa a vácuo (60 ºC), spray drying (140 ºC) e liofilização sobre as isotermas da polpa de maracujá em pó com 55% de maltodextrina DE 10. O pó produzido em spray dryer apresentou maior capacidade de sorção em relação aos pós desidratados em estufa a vácuo e em liofilizador. No capítulo 3 foi avaliada a influência... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objectives of this work were to analyze the influence of type and quantity of additives, in addition to different drying methods, on the production of powdered passion fruit pulp, on its water sorption isotherms and on its themodynamical properties, as well as evaluating the quality attributes of the obtained product. Chapter 1 describes the effect of different additives - maltodextrin DE 10 and Arabic gum - on the sorption isotherms at temperatures of 20, 30, 40 e 50 ºC of passion fruit pulp powder obtained by vacuum drying. The sorption data were well adjusted by GAB model. The isotherms presented behavior of type II curves according to the Brunauer classification. The addition of maltodextrin DE 10 and Arabic gum to the passion fruit pulp powder decreased the equilibrium water content when compared to the pure powdered pulp and no considerable differences between the equilibrium moisture content of samples with 18% of arabic gum and with 18% or 55% of maltodextrin were observed. The increase in maltodextrin concentration did not affect the equilibrium water contents. The isosteric heat of sorption of the powdered pulp increased with decreasing water content, at the same time that lower values were obtained to powdered pulp with additives than to pure powdered pulp. Through the isokinetic compensation theory it could be concluded that the water sorption process by the powdered passion fruit pulp is an enthalpy controlled, spontaneous process for all tested samples. In chapter II, the influence of three drying methods: vacuum drying (60 ºC), spray drying (140 ºC) and freeze drying over the powdered passion fruit pulp isotherms with 55% of maltodextrin DE 10, was analyzed. The passion fruit pulp powder produced by spray drying presented higher sorption ability than vacuum dried and freeze dried pulp. In chapter 3, the influence of different concentrations and different dextrose... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-28Bitstream added on 2014-06-13T18:42:35Z : No. of bitstreams: 1 pedro_mam_dr_sjrp.pdf: 1284122 bytes, checksum: 45709686cf62bab3c06f4aeffcf8c502 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os objetivos deste trabalho foram analisar a influência do tipo e da quantidade de aditivos, além de diferentes métodos de secagem da polpa de maracujá em pó, nas isotermas, propriedades termodinâmicas de sorção e nos atributos de qualidade do produto obtido. No capítulo 1 descreve-se o efeito de diferentes aditivos - maltodextrina DE 10 e goma arábica - sobre as isotermas de sorção nas temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC de polpa de maracujá em pó obtida por secagem a vácuo. O modelo de GAB se ajustou aos dados de sorção. As isotermas apresentaram comportamento da curva do tipo II, na classificação de Brunauer. Observou-se que a adição de maltodextrina DE 10 e de goma arábica à polpa de maracujá desidratada reduziu a umidade de equilíbrio em relação à umidade da polpa pura e não houve diferença considerável entre as umidades de equilíbrio das amostras da polpa com 18% de goma arábica e polpa com 18% ou 55% de maltodextrina. O aumento da concentração da maltodextrina não teve influência sobre os valores de umidade de equilíbrio. O calor isostérico de sorção da polpa em pó aumentou com o decréscimo da umidade, ao mesmo tempo em que apresentou menores valores para a polpa em pó com aditivos do que os observados para a polpa pura. Através da teoria da compensação isocinética, pode-se concluir que o processo de sorção de água pela polpa de maracujá em pó é um processo espontâneo e controlado pela entalpia para todas as amostras testadas. No capítulo 2 foi analisada a influência de três métodos de secagem: em estufa a vácuo (60 ºC), spray drying (140 ºC) e liofilização sobre as isotermas da polpa de maracujá em pó com 55% de maltodextrina DE 10. O pó produzido em spray dryer apresentou maior capacidade de sorção em relação aos pós desidratados em estufa a vácuo e em liofilizador. No capítulo 3 foi avaliada a influência... / The objectives of this work were to analyze the influence of type and quantity of additives, in addition to different drying methods, on the production of powdered passion fruit pulp, on its water sorption isotherms and on its themodynamical properties, as well as evaluating the quality attributes of the obtained product. Chapter 1 describes the effect of different additives - maltodextrin DE 10 and Arabic gum - on the sorption isotherms at temperatures of 20, 30, 40 e 50 ºC of passion fruit pulp powder obtained by vacuum drying. The sorption data were well adjusted by GAB model. The isotherms presented behavior of type II curves according to the Brunauer classification. The addition of maltodextrin DE 10 and Arabic gum to the passion fruit pulp powder decreased the equilibrium water content when compared to the pure powdered pulp and no considerable differences between the equilibrium moisture content of samples with 18% of arabic gum and with 18% or 55% of maltodextrin were observed. The increase in maltodextrin concentration did not affect the equilibrium water contents. The isosteric heat of sorption of the powdered pulp increased with decreasing water content, at the same time that lower values were obtained to powdered pulp with additives than to pure powdered pulp. Through the isokinetic compensation theory it could be concluded that the water sorption process by the powdered passion fruit pulp is an enthalpy controlled, spontaneous process for all tested samples. In chapter II, the influence of three drying methods: vacuum drying (60 ºC), spray drying (140 ºC) and freeze drying over the powdered passion fruit pulp isotherms with 55% of maltodextrin DE 10, was analyzed. The passion fruit pulp powder produced by spray drying presented higher sorption ability than vacuum dried and freeze dried pulp. In chapter 3, the influence of different concentrations and different dextrose... (Complete abstract click electronic access below)

A teoria de campo médio para o modelo de Ashkin-Teller com interações ferromagnéticas de longo alcance na presença de campos magnéticos aleatórios foi desenvolvida. Isso foi conseguido através do uso do truque de réplicas para a obtenção da energia livre e do estudo analítico das equações integrais acopladas dos parâmetros de ordem, da estabilidade de suas soluções e das suas expansões para T &#8804 Tc. Inicialmente, foram determinadas as expressões gerais das funções termodinâmicas do modelo no caso em que existiam três campos magnéticos aleatórios com distribuições gaussianas. Em seguida, foi examinado o caso particular do modelo com um só campo magnético aleatório na direção de Z = &#8249 &#948 S &#8250. A estratégia adotada se mostrou poderosa pois possibilitou a caracterização detalhada do diagrama de fases com várias superfícies de coexistência e das linhas de pontos críticos. As equações integrais das funções termodinâmicas desse caso particular foram discutidas e resolvidas numericamente para valores especiais das constantes de interação e da variância. Para o caso particular do modelo na presença de campos magnéticos aleatórios nas direções &#8249 S &#8250 e &#8249 &#948 &#8250, foram determinadas e discutidas as expressões das funções termodinâmicas. Foram também obtidas as equações das superfícies de instabilidade da solução paramagnética. Foi provado que a transição entre as fases paramagnética e de Baxter é sempre de primeira ordem. Outro resultado original da tese foi a verificação da existência da simetria de dilatação e contração do modelo de Potts na presença de campos magnéticos aleatórios. Essa simetria permite que o estudo da energia livre no intervalo q&#8712 (1,2) forneça o comportamento termodinâmico do sistema para todo q>2. / The meanfield theory of the long range Ashkin-Teller model in random fields was developed. This was obtained by using the replica trick and the study of the coupled integral equations for the order parameters, the stability of their solutions, and their expansions for T &#8804 Tc. Inicially, the expressions of the thermodynamic functions for the model in three random fields with Gaussian distributiuons were determined. After this, it was examined the particular case of the model with only one random field in the Z = &#8249 &#948 S &#8250 direction. The strategy revealed itself powerful by the detailed characterization of the phase diagram with several coexistence surfaces and lines of critical points. The integral equations of the thermodynamic functions for this particular case were discussed and numerically solved for special values of the interaction constants and field distribution variance. For the particular case of the model with random fields in the &#8249 S &#8250 and &#8249 &#948 &#8250, directions, the expressions were also determined and discussed. The equations of the instability surfaces for the paramagnetic solution were obtained, and it was proved that the para-Baxter transition line is always of first order. Another original result of the thesis was the verification of the the existence of the dilatation and contration symmetry in the Potts model with random fields. This symmetry permits that the study of the free energy in the q&#8712(1,2) interval supplies the thermodynamics behavior of the system for q>2.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T11:16:05Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T11:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As fontes radioativas seladas são usadas na verificação de detectores de câmara de ionização, os quais medem a atividade dos radioisótopos usados nas mais diversas áreas, como na Medicina Nuclear. A medida da atividade dos radioisótopos deve ser feita com exatidão, pois será administrada em um paciente. Para garantir o adequado funcionamento dos detectores de câmara de ionização, são estipulados ensaios normatizados pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA) e a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) utilizando-se fontes radioativas seladas de Bário-133, Césio-137 e Cobalto-57. Os testes avaliam a exatidão, precisão, reprodutibilidade e linearidade da resposta do equipamento. O foco deste trabalho foi o estudo e o desenvolvimento dessas fontes radioativas padrão de Bário-133, Césio-137 e Cobalto-57, utilizando um polímero, no caso resina epóxi comerciais do tipo éter diglicidílico do bisfenol A e um agente de cura a base de poliamina modificada da dietilenotriamina ,para imobilizar o material radioativo. A matriz polimérica apresenta a função primordial de fixar e imobilizar o conteúdo radioativo não permitindo seu vazamento dentro dos limites técnicos exigidos pelas normas de proteção radiológica no quesito de características de uma fonte selada e, adicionalmente, ter a capacidade de reter a emanação de quaisquer gases que venham a se formar durante o processo de fabricação e do período de vida útil deste artefato. O processo de manufatura de uma fonte selada padrão consiste no envasamento, em um frasco de geometria padronizada, de uma quantidade, em volume fixo, de uma matriz polimérica no interior da qual é adicionada e dispersada homogeneamente uma quantidade precisa e exata em atividade de um material radioativo padrão. Nesse sentido, realizou-se um estudo para a escolha da resina epóxi, analisando suas características e propriedades. Foram realizados estudos e testes, verificando a máxima miscibilidade da resina com a água (solução ácida, simulando as condições da solução radiativa), perdas de propriedades mecânicas e térmicas, bem como o controle de dose radioativa para a completa cura (irradiadores de cobalto).Foram produzidas fontes de césio-137 e bário-133, realizou-se testes para determinação do grau de homogeneidade na dispersão do material radioativo na matriz e testes de imersão das fontes seladas produzidas para verificar a estanqueidade do sistema desenvolvido, obtendo um resultado satisfatório de acordo com as normas. Analisando todos os resultados obtidos, as fontes seladas podem ser confeccionadas em matriz epóxi DGEBA e endurecedor poliamínico DETA modificado, desde que a quantidade de material radioativo, na forma de solução ácida, adicionado à composição não ultrapasse um teor de 20%. A cura da resina epóxi pode ser melhorada em relação a ambiente, com uso da irradiação desde que seja exposta a uma dose ao redor de 33 kGy durante a cura. Nos testes de estanqueidade, verificou-se que as fontes são estanques, as medições da atividade da água utilizada nos testes mostraram um valor inferior a 185 Bq (de acordo com a International Standard Organization- Radiation protection sealed radioactive sources - ISO 9978), comprovando a eficiência da resina epóxi como material para selar o material radioativo. Tendo a finalidade de criar uma tecnologia nacional capaz de suprir a demanda deste produto no mercado interno e atingir excelência em qualidade através da acreditação e certificação do produto junto aos órgãos competentes. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP