Neste trabalho são apresentados resultados experimentais sobre a variação do índice de refração em altas pressões para três grupos de materiais cerâmicos: fluoretos ( LiF, CaF2, MgF2), óxidos (A1203, c-Zr02, m-Zr02) e materiais superduros (c-BN, 3C-SiC e diamante). Estes resultados foram obtidos através de um método interferométrico, em conjunto com a câmara de pressão do tipo bigornas de diamante, que permitiu atingir pressões da ordem de 10 GPa. Resultados anteriores, quando encontrados, limitam-se à região de baixa pressão, até cerca de 0,7 GPa. Para todos os compostos estudados, a variação do índice de refração observada foi praticamente linear com a pressão. Para os fluoretos, o índice de refração aumenta com a pressão, enquanto que, para os demais compostos, o índice de refração diminui com a pressão, com exceção de uma das componentes no caso da zircônia monoclínica birrefringente. A análise dos resultados, segundo a abordagem clássica de Lorentz-Lorenz, em termos de entidades individuais polarizáveis, permitiu determinar o comportamento da polarizabilidade dos átomos, a, durante a variação do volume para todos os compostos. Obteve-se uma dependência praticamente linear, a qual pôde ser representada por um parâmetro constante para cada material. No caso dos fluoretos, altamente iônicos, a variação relativa da polarizabilidade foi pequena comparada aos demais casos, consistente com a imagem dos íons como esferas pouco deformáveis. No caso dos óxidos, que apresentam certo grau de covalência, o oxigênio mostrou-se bastante deformável e sensível à estrutura cristalina. Para a zircônia monoclínica, inclusive, a anisotropia das interações interatômicas provocou uma deformação do tipo elipsoidal no oxigênio durante a aplicação de pressão, responsável por comportamentos distintos das duas componentes medidas do índice de refração: uma aumentou e a outra diminuiu com a pressão. Para os materiais superduros, apesar de ser discutível a validade do conceito de polarizabilidade nestes casos, obteve-se um comportamento também linear, sem discrepâncias significativas devidas ao caráter fortemente covalente destes materiais. Os resultados para a(V) foram usados para testar modelos semi-empíricos sobre a dependência da polarizabilidade dos ânions com a distância interatômica. A análise feita permitiu concluir que os modelos testados são satisfatórios apenas para os fluoretos, provavelmente devido ao caráter iônico e à pequena deformabilidade do flúor. Os modelos que consideram que os elétrons responsáveis pela polarização estejam distribuidos numa casca esférica, conduzem a melhores resultados do que os que consideram estes elétrons distribuidos numa cavidade esférica. Para os materiais superduros, foi possível determinar uma correlação entre os comportamentos da carga transversal efetiva e da polarizabilidade eletrônica durante a variação da pressão: o aumento da carga transversal efetiva contribui para a redução da polarizabilidade devido à concentração da nuvem eletrônica, tendo como consequência, um decréscimo relativamente acentuado no índice de refração, como ocorre para o 3C-SiC. Por outro lado, a diminuição da carga transversal efetiva tem um efeito contrário sobre a redução da polarizabilidade, atenuando o decréscimo no índice de refração com a pressão, como acontece para o c-BN. O diamante, por ser um cristal homopolar, tem carga transversal efetiva nula e representa uma situação intermediária entre o c-BN e o 3C-SiC. De acordo com uma visão delocalizada do cristal, os resultados obtidos para os materiais superduros foram utilizados para testar modelos propostos na literatura, relacionando o índice de refração à banda de energia proibida do material. Nenhum dos modelos descreve, simultaneamente, a relação entre os comportamentos destes dois parâmetros durante a variação de pressão, para os três casos estudados. Entretanto, a análise feita permitiu concluir que, em princípio, estes modelos são aplicáveis a materiais sob pressão apenas quando a energia da radiação incidente é pequena comparada à banda de energia proibida. O método interferométrico utilizado pode ser usado para medir a pressão em câmaras com janelas óticas, apresentando uma sensibilidade significativamente maior do que a da técnica de fluorescência do rubi. / In this work we present experimental results for the variation of the refractive index in high pressures for three groups of ceramic materiais: fluorides (LiF, CaF2, MgF2), oxides (A1203, c-Zr02, m-Zr02) and superhard materiais (c-BN, 3C-SiC and diamond). These results were obtained using an interferometric method in the diamond anvil cell, that enables pressures up to 10 GPa. Previous results present in the literature, exist only for few cases and for the low pressure range, up to 0,7 GPa. For ali the compounds, the observed variation of the refractive index was almost linear: for the fluorides, it increases with pressure and, for the other compounds, it decreases with pressure, except for one of the components in the case of the monoclinic zirconia. The analysis of the results following the classical Lorentz-Lorenz approach in terms of individual and polarizable entities, allows the determination of the volume dependence of the electronic polarizability, a, for ali the compounds. An almost linear relationship was obtained, well represented by a constant parameter for each material. In the case of the highly ionic fluorides, the relative variation of the polarizability is smaller than for the other cases, consistent with the ionic picture of nearly "hard spheres". In the case of oxides, the oxygen ion was deformable and sensitive to the crystalline structure. For the monoclinic zirconia, the anisotropic interatomic interactions induce an elipsoidal deformation in the oxygen ion during the pressure variation, that is responsible for the distinct behaviors of both components of the refractive index: one increases and the other decreases with pressure. For the superhard materiais, despite the conception of electronic polarizability in covalent material is a subject of discussion, a linear behavior was obtained for the volume dependence of the polarizability, without any discrepancy due to the strong covalent character of these materials. The obtained results for a(V) were used to test semi-empirical models relating the anion electronic polarizability and the interatomic distance. The models were satisfactory only for the fluorides, probably due to the ionic caracter and to the small deformability of the fluorine ion. The models considering that the electrons responsible for the polarization are in a spherical shell, give better results than the models considering the electrons confined to a spherical cavity. For the superhard materiais, it was possible to find a correlation between the variations of the transverse effective charge and the electronic polarizability with pressure: the increase of the transverse effective charge contributes to the reduction of the polarizability due to the concentration of the electronic cloud, resulting in an strong decrease of the refractive index, as is the case for 3C-SiC. On the other hand, the decrease of the transverse effective charge has an opposite effect over the reduction of the polarizability, and the decrease of the refractive index is less pronounced, as is the case for c-BN. Since diamond is a homopolar crystal, there is no transverse effective charge, representing an intermediate situation. Following a delocalized picture of the crystal, the obtained results for the superhard materiais were used to test proposed models found in the literature, relating the refractive index and the energy band gap of the material. It was found that none of them simultaneously describes the behavior of these parameters during the pressure variation for the three studied materiais. The analysis of the results allows the conclusion that these models could be valid for a given material under pressure only when the value of the incident energy is not dose to the band gap energy of the material. The interferometric method can be used for pressure calibration in high pressure cells with an optical window, showing higher sensitivity than the technique of the ruby fluorescence.

A distribuição de velocidade das partículas alfa produzidas a uma razão constante em reações termonucleares, em um plasma Maxwelliano, obtida analiticamente a partir da equação de Fokker-Planck. A distribuição assintótica no tempo pode ser dividida em três regiões: uma região termalizada com uma distribuição quase Maxwelliana, uma região de freamento com distribuição segundo uma lei de potência e uma região de alta energia com uma distribuição exponencial rapidamente decrescente. Um tratamento mais detalhado, que inclui a evolução temporal, um termo de perda e um campo elétrico paralelo fraco e realizado para a região de freamento, que contem a maioria das partículas alfa, e a evolução temporal e dada também para a cauda de alta energia. A evolução temporal das densidades de partículas, de momentum, de energia cinética e de fluxo de calor e calculada . As contribuições dos elétrons e íons de fundo são dadas separadamente para mostrar os efeitos de cada espécie. Em particular, obtém-se que os elétrons são aquecidos mais rapidamente pelas partículas alfa do que o são os íons de fundo. / The velocity distribution of alpha particles produced ata constant rate by thermonuclear reactions in a Maxwellian plasma is obtained analytically from the Fokker-Planck equation. The time-asymptotic distribution can be divided into three regions: a thermalized region with a nearly Maxwellian distribution, a slowing-down region with a power law distribution, and a high-energy region with a rapidly decreasing exponential distribution. A more detailed treatment, including the time evolution, a loss term and a weak parallel electric field is given for the slowing- down region, which contains the majority of the alpha particles. The time evolution is also found for the high-energy tail. The time evolution of the density of particles, momentum density, kinetic energy density and heat flux density is calculated. The electron and background ion contributions are given separately to show the effects of each species. In particular it is found that the electrons are more rapidly heated by the alpha particles than are the background ions.

Nos últimos anos tem crescido o interesse por compostos com estrutura de escuterudita, especialmente devido às suas excelentes propriedades termoelétricas. Esses compostos apresentam uma grande cavidade em torno do sítio 2a, que pode ser totalmente ou parcialmente preenchida com espécies hóspedes. O maior esforço na investigação de compostos com essa estrutura, visando aplicações termoelétricas, deve-se ao fato que os átomos inseridos na cavidade da estrutura podem vibrar, em torno de sua posição de equilíbrio, de maneira quase que completamente descorrelacionada das vibrações do restante da estrutura, provocando uma redução na condutividade térmica e tornando esses compostos excelentes candidatos para aplicação em dispositivos termoelétricos. A alteração da estrutura da cavidade, bem como a aplicação de altas pressões em escuteruditas ternárias, possibilita uma alteração da frequência vibracional da espécie hóspede e, consequentemente, da condutividade térmica desses compostos. Dentro desse contexto, neste trabalho foi realizado um estudo, a partir de cálculos de primeiros princípios, visando verificar a influência dos átomos pertencentes à cavidade sobre a frequência vibracional do íon La +3 nas escuteruditas LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. A substituição dos átomos de Fe por Co na estrutura da cavidade provocou um aumento na frequência vibracional do íon La+3 de 76 para 98 cm−1. A influência da substituição dos átomos de Fe por Co sobre a frequência vibracional do íon La+3 é indireta, pois verificou-se que a frequência vibracional desse íon é linearmente dependente da distância La-Sb que, por sua vez, é afetada pela substituição de Fe por Co. Além disso, realizou-se um estudo sobre o efeito da pressão sobre a frequência vibracional do íon La+3 nas escuteruditas LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. A partir deste estudo observou-se que o aumento da pressão, mesmo que moderado, apresenta um efeito mensurável na frequência vibracional do íon La+3. A aplicação de uma pressão de apenas 1 GPa provocou um aumento na frequência de 3,1 cm−1 e 2,2 cm−1 para o LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12, respectivamente. O efeito da pressão na frequência vibracional do íon La+3 e, consequentemente, no parâmetro de deslocamento atômico (ADP - atomic displacement parameter), abre a possibilidade do uso de pressões moderadas como uma forma de atuar controladamente sobre a condutividade térmica de escuteruditas ternárias e outros compostos termoelétricos de estrutura aberta. Posteriormente, realizou-se um estudo sobre o efeito da aplicação de altas pressões no composto CoSb3. Esse estudo tem como principal objetivo investigar a reação de autoinserção exibida pelo CoSb3 em altas pressões. Esse efeito consiste no colapso de átomos de antimônio para o interior da cavidade da estrutura da escuterudita, que assume a forma SbxCoSb3−x. Essa reação, inédita na literatura, foi descoberta por Kraemer et al6,7 e recentemente observada em outras escuteruditas binárias.8 Para o estudo da reação de auto-inserção no CoSb3, a estrutura da fase SbxCoSb3−x foi otimizada em diferentes pressões. Após, foi calculada a energia de ativação da reação de auto-inserção em diferentes pressões, usando-se o método NEB (Nudged Elastic Band). Observou-se uma diminuição na barreira energética da reação de auto-inserção com o aumento da pressão. Mais especificamente, os valores calculados para a energia de ativação da reação de auto-inserção a 0, 20 e 40 GPa foram, respectivamente, de 5,6, 2,9 e de 1,6 eV. A redução da energia de ativação com o aumento da pressão é compatível com a observação experimental da formação dessa fase acima de 20 GPa, à temperatura ambiente. Os valores obtidos para o ADP do átomo de Sb hóspede na fase de auto-inserção SbxCoSb3−x, nas direções [011], [111] e [211], foram, respectivamente, de 0,00139 Å2, 0,00122 Å2 e 0,00119 Å2. Os valores calculados são semelhantes aos valores de 0,00162 Å2 e 0,00124 Å2 que foram calculados para o íon La+3 nas escuteruditas ternárias LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12.1,9,10 Assim, é de se esperar que a fase SbxCoSb3−x apresente uma redução na condutividade térmica por fônons, compatível com o observado em outras escuterutidas ternárias. Espera-se ainda que os defeitos gerados pela migração do átomo de Sb para o interior da cavidade contribuam para uma redução ainda maior na condutividade térmica por fônons e, consequentemente, para um aumento no fator de mérito termoelétrico da fase de auto-inserção. / In recent years, interest has grown for compounds with skutterudite structure, especially due to its excellent thermoelectric properties. These compounds exhibit a large cavity around the 2a site, which can be totally or partially filled with guest species. The major effort in the investigation of the skutterudite material, particularly for thermoelectric applications, centers on the fact that the atoms inserted into the cage rattle around their equilibrium position with large amplitudes, promoting a reduction in thermal conductivity and making these compounds excellent candidates for use in thermoelectric devices. Modifications in the cavity structure as well as applying pressure in ternary skutterudites change the vibrational frequencies of the guest species and, consequently, the thermal conductivity of these compounds. In this context, in this work it was carried out a study, based on first-principles calculations, to verify the influence of substituting Fe for Co on the La vibrational frequency in the filled ternary skutterudites LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. Substituting Fe for Co in the cage framework caused an increase in La vibrational frequency from around 76 to 98 cm−1. The influence of substituting Fe for Co in La vibrational frequency is indirect, as it was found that the La vibrational frequency is linearly dependent on the La-Sb distance, which in turn is affected by substituting Fe for Co. Furthermore, a study was conducted to evaluate the effect of pressure on the La vibrational frequency in LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. In this study it was observed that an increase in pressure, even moderate, have a measurable effect on the La vibrational frequency. An increase of only 1 GPa causes an increase in frequency of 3.1 cm−1 and 2.2 cm−1 in LaFe4Sb12 and LaCo4Sb12, respectively. The effect of pressure on the La vibrational frequency and, consequently, on the atomic displacement parameter, points to the possibility of using even moderate pressures as a way to act controllably on the lattice thermal conductivity of ternary skutterudites and other similar open framework thermoelectric materials. A study on the effect of the application of high pressures on the CoSb3 skutterudite was also carried out. This study aims to investigate the pressure-induced self-insertion reaction of CoSb3. This reaction occurs due to the self-insertion of Sb atoms into the cages of CoSb3, which takes the form SbxCoSb3−x. This reaction, unprecedented in the literature, was discovered by Kraemer et al6,7 and was also recently observed in other binary skutterudites.8 To study the pressure-induced self-insertion reaction of CoSb3, the structure of the phase SbxCoSb3−x was optimized at different pressures. After, the activation energy of the self-insertion reaction was estimated at different pressures, using the NEB (Nudged Elastic Band) method. There was a decrease in the energy barrier for the self-insertion reaction with increasing pressure. More specifically, the calculated values for the activation energy of the self-insertion reaction at 0, 20 e 40 GPa were 5.6, 2.9 and 1.6 eV, respectively. The reduction of activation energy with increasing pressure is compatible with the experimental observation of the formation of this phase at pressures greater than 20 GPa at room temperature. Finally, the vibrational frequency and the ADP of guest Sb in SbxCoSb3−x at room pressure were calculated. The values obtained for the ADP of the guest Sb atom in the directions [011], [111] and [211] were 0.00139 Å2, 0.00122 Å2 and 0.00119 Å2, respectively. The calculated values are similar to the values (0.00162 Å2 and 0.00124 Å2) that were calculated for La in the ternary skutterudites LaFe4Sb12 and LaCo4Sb12. Thus, it is expected that SbxCoSb3−x exhibits a reduced phonon thermal conductivity, compatible to that observed in other ternary skutterudites. Moreover, it is expected that the defects created by the collapse of some framework Sb atoms into the cages contribute to a further reduction in the phonon thermal conductivity, thus increasing the thermoelectric figure of merit of SbxCoSb3−x.

Neste trabalho, usando câmaras de alta pressão do tipo toroidal, foram investigadas as possíveis transformações de fase, alterações microestruturais e propriedades mecânicas de compactos obtidos pelo processamento em altas pressões e altas temperaturas de uma mistura de Ti e B na estequiometria do diboreto de titânio (TiB2). As amostras produzidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão em energia de raios X característicos, difração de raios X e medidas de densidade e microdureza. Com o uso dessa abordagem, procurou-se obter um procedimento que permitisse a produção, por sinterização reativa sob altas pressões, de compactos de TiB2 com alta densidade e boas propriedades mecânicas. Foram realizados experimentos com dois tipos de pó de Ti, com procedência e granulometria diferentes. Usando um pó com granulometria mais grosseira (<75 μm), foram obtidas amostras com microestrutura não homogênea e pobres propriedades mecânicas. Por outro lado, a partir de um pó de granulometria mais fina (<38 μm), foi possível obter amostras altamente densificadas, com uma microestrutura homogênea e dureza elevada. A partir de uma exploração sistemática de diferentes condições de processamento (pressão, temperatura e tempo), foi identificada uma condição otimizada, para a mistura com o pó de granulometria mais fina, correspondente a 15 min de processamento a 7,7 GPa e 1565°C. Os resultados obtidos demonstram que, com o uso de técnicas de altas pressões, é possível obter compactos de qualidade similar aos obtidos usando técnicas convencionais, mas em um passo único de processamento, que envolve síntese e sinterização. O uso de tempos mais curtos e a alta compactação, que pode ser induzida nas partículas, permitem, com essa abordagem, um grande controle da microestrutura final, sem a necessidade de utilização de pós de partida ultrafinos. / In this work, we have used toroidal type high-pressure chambers to produce sintered bodies by the processing at high pressure and high temperature of Ti and B powders mixed in the stoichiometric ratio of titanium diboride (TiB2). Our main aim was the investigation of the effect of the processing conditions over the phase composition, the microstructure and the mechanical properties of the compacts. The samples were characterized by scanning electron microscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy, x-ray diffraction and measurements of density and microhardness. Using this approach we have tried to define a procedure to produce dense TiB2 compacts with good mechanical properties by reaction sintering at high pressure. Two distinct Ti powders, with different mean particle size, have been used. The compacts produced using the powder with larger particle size (<75μm) showed an inhomogeneous microstructure and poor mechanical properties. However, using the finer Ti powder (<38μm), we have obtained highly densified samples showing a homogeneous microstructure and high hardness. The better compromise between these properties was obtained for the compact produced at 7,7GPa/1565°C/15min. Our results show that the use of high pressure makes possible the production of compacts with a quality similar to those obtained by conventional sintering, but in a single step process including synthesis and sintering. The shorter sintering times and the high compaction of the powder particles allow a strong control over the final microstructure, without the need of the use of ultrafine starting powders.

A técnica de PCI (Pulverized Coal Injection), já consolidada mundialmente, destaca-se como alternativa tecnológica para uma produção mais limpa de ferro via alto-forno. A injeção de carvão pulverizado pelas ventaneiras do alto-forno promove a formação de gases termoredutores para o processo, permitindo a substituição parcial do coque. A prática de seleção dos carvões para PCI geralmente se restringe a avaliação da matéria carbonosa. No entanto, quando se almeja obter elevadas taxas de injeção, é também de grande relevância o conhecimento da matéria mineral contida no carvão. A perda de permeabilidade na região inferior do alto-forno em altas taxas de PCI, muitas vezes pode estar relacionada às cinzas remanescentes da combustão do carvão. Esse estudo teve o propósito de avaliar o comportamento das cinzas de carvões em altas temperaturas relacionando com sua composição química e mineralógica.Quatro carvões para uso em PCI foram selecionados e tiveram, inicialmente, suas composições mineralógicas analisadas via DRX. Posteriormente, estes carvões foram submetidos à combustão para obtenção das cinzas que foram submetidas às seguintes análises: química (FRX), mineralógica (DRX), teste de fusibilidade, ensaio de viscosidade e aquecimento a altas temperaturas. As amostras apresentaram composições químicas e mineralógicas distintas que conseqüentemente refletiram no comportamento das cinzas em altas temperaturas. A análise dos resultados permitiu identificar principalmente que: as amostras ricas em alumínio apresentam elevadas temperaturas de fusibilidade, as fases minerais ilita e quartzo tendem a baixar a temperatura de amolecimento das cinzas, os elevados teores de quartzo dificultam a fluidez do material e elementos minoritários como Ca, S, Mg, K e Na influem positivamente no escoamento das cinzas do carvão. As cinzas do carvão 2 apresentaram o melhor desempenho quando se busca otimizar as condições referentes a técnica de PCI, visto que estas se mostraram fluidas em baixas temperaturas e com os menores valores de viscosidade frente às demais amostras. / The PCI (Pulverized Coal Injection) tecnique, already consolidated worldwide, stands out as a technological alternative for a cleaner production of iron through the blast furnace. The pulverized coal injection through the blast furnace tuyeres promotes the formation of thermoreductive gases to the process, allowing the partial substitution of coke. The selection practice of coals for PCI is generally restricted to the evaluation of the carbonaceous matter. However, when one searches to obtain high rates of injection, the knowledge of mineral matter contained in coal is also very relevant. The decrease of the permeability in the low region of the blast furnace in high rates of PCI, can usually be related to the remaining ashes of coal combustion. This work intended to evaluate the behavior of the coal ashes in high temperatures relating it to its chemical and mineralogical composition. Four kinds of coal for use in PCI were selected and had, initially, its mineralogical compositions analyed by XRD. After this, these coals were subjected to combustion to obtain the ashes that were subjected to the fllowing analysis: chemical (XRF), mineralogical (XRD), fusibility (heating microscopy) and viscosity (rotational viscometer). The samples showed distinct chemical and mineralogical compositions, that consequently reflected in the fusibility and viscosity behavior of the ashes. The analysis of the results made it possible to identify that: the samples with high levels of aluminium showed high temperatures of fusibility, the illite and quartz mineral phases tend to decrease the softening temperature of the ashes, the high levels of quartz decrease the fluidity of the ashes and minor elements such as Ca, S, Mg, K and Na influence positively in the fluidity of coal ashes. The ashes of coal 2 presented the best performance when one seeks to optimize the conditions regarding the PCI technique, given that these turned out to be fluid in low temperatures and with with the lowest viscosity values among the samples analysed.

O presente trabalho descreve medidas da interação quadripolar elétrica em háfnio metálico policritalino, como função da pressão. As medidas foram realizadas através da correlação angular diferencial perturbada da cascata gama-gama de 133-482 kev do181Ta dentro da rede do Hf. As frequências de interação quadripolar (wQ), medidas em pressões de 0, 20, 40 e 50 Kilobares foram, respectivamante, 48, 55, 62 e 63 Mrd/s, mostrando um claro aumento da frequência com a pressão. Os resultados mostram ainda que o parâmetrode assimetria e a largura da distribuição de frequência são praticamente insensíveis à pressão, dentro da gama de pressões investigadas. / This present work describes measurements of the eletric quadrupole interaction in policristaline metalic hafnium, as a function of pressure. The measurements were performed by means of the differential perturbed angular correlation technique, through the 133-482 kev gamma-gamma cascade of 181Ta in a metalic Hf lattice. The quadrupolar interaction frequency (wQ) measured at pressures of 0, 20, 40 and 50 Kilobars,were respectivelly 48, 55, 62 and 63 Mrd/s, showing a clear increase of frequency with pressure. Our results also demonstrated that the assimetry parameter and the frequency distribution with, are pratically insensitive to the pressure, within the investigated range of pressure.

Estudamos as contribuições infravermelhas para as interações párton-párton considerando uma carga efetiva cujo comportamento infravermelho finito é vinculado a uma escala de massa dinâmica. Utilizando um modelo eiconal baseado na Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics, QCD) de maneira a conectar a dinâmica de pártons semiduros com o espalhamento hádron-hádron, obtemos previsões para as seções de choque total próton-próton (pp) e antipróton-próton (¯pp), σpp,¯pp tot , e a razão entre as partes real e imaginária da amplitude de espalhamento frontal, ρpp,¯pp. Discutimos os aspectos teóricos deste formalismo e consideramos as implicações fenomenológicas de uma classe de fatores de forma dependentes de energia no comportamento das amplitudes frontais em altas energias. Nossos resultados, obtidos usando um conjunto atualizado de funções de distribuição partônicas, são consistentes com os dados recentes do experimento TOTEM. / We study infrared contributions to semihard parton-parton interactions by considering an effective charge whose finite infrared behavior is constrained by a dynamical mass scale. Using an eikonal QCD-based model in order to connect this semihard parton-level dynamics to the hadron-hadron scattering, we obtain predictions for the proton-proton (pp) and antiproton-proton (¯pp) total cross sections, σpp,¯pp tot , and the ratios of the real to imaginary part of the forward scattering amplitude, ρpp,¯pp. We discuss the theoretical aspects of this formalism and consider the phenomenological implications of a class of energy-dependent form factors in the high-energy behavior of the forward amplitude. Our results, obtained using a group of updated sets of parton distribution functions, are consistent with the recent data from the TOTEM experiment.

Os concretos de alta resistência, produzidos com reduzidas relações água/aglomerante, constituem um avanço que está cada vez mais difundido na engenharia civil, dadas suas características técnicas atraentes, relacionadas aos ganhos em termos de resistência mecânica e durabilidade. No entanto, persistem ainda dúvidas relacionadas ao comportamento deste material frente a elevadas temperaturas. As mesmas derivam da microestrutura muito compacta e da baixa permeabilidade a líquidos e gases destes concretos. Estas características podem conduzir a desplacamentos explosivos sob certas condições térmicas e mecânicas, tais como as vigentes durante o rápido aquecimento do concreto em casos de incêndios. O acréscimo de pressão nos poros, devido à evaporação de água e às tensões geradas pelos gradientes de deformações térmicas, criam condições para a ocorrência destes desplacamentos. Além disto, o material concreto sofre alterações microestruturais consideráveis durante o aquecimento, que acabam influenciando suas propriedades macroestruturais, tais como resistência mecânica e porosidade. Estas alterações apresentam natureza física e química, envolvendo a perda de água, a ocorrência de expansões e/ou contrações térmicas e as modificações no arranjo cristalino de alguns constituintes. A superposição destes efeitos pode reduzir substancialmente a resistência dos elementos estruturais, levando edificações ao colapso. Pesquisas relacionadas ao tema são usualmente voltadas ao monitoramento dos sinais externos de degradação, tais como microfissuras, expansões e desplacamentos Já as alterações físico-químicas da microestrutura do material são menos examinadas, embora sejam as razões primárias do processo de degradação pela exposição ao calor. Nesta pesquisa, analisam-se as alterações microestruturais e as perdas de resistência de pastas, argamassas e concretos em virtude do aquecimento. Avalia-se ainda a eficiência da adição de fibras de polipropileno ao concreto, para controlar os desplacamentos. Os resultados indicam que o fenômeno do desplacamento explosivo realmente inspira cuidados, mas que o emprego das fibras pode minimizar o mesmo, contribuindo para o acréscimo da resistência residual. Ademais, os dados desta pesquisa contribuem para o desenvolvimento de metodologias de projeto mais adequadas às estruturas frente a incêndios. Palavras chave: concreto de alta resistência, desplacamentos, altas temperaturas, incêndio.

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-22T09:46:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mata_MarioEduardoRangelMoreiraCavalcanti_D.pdf: 18630997 bytes, checksum: 648f07cd566923edd156e44b6c58d028 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: No início da secagem a semente requer energia para evaporar a água e a ação da temperatura elevada sobre a qualidade fisiológica das sementes deve ser menor. Com o decorrer da secagem essa quantidade de água vai ficando menos disponível na periferia da semente, provocando um aumento de temperatura no seu tegumento. Assim, uma investigação mais profunda se faz necessária no sentido de determinar-se a partir de que ponto a semente começa a ser afetada na sua qualidade fisiológica pela ação da secagem as altas temperaturas (> 45°C). Uma vez identificado este ponto é possível que a secagem possa ser prosseguida com temperaturas menores, no entanto, o maior risco de diminuição da qualidade fisiológica devido a altas umidades já foi eliminado. O presente trabalho baseado neste princípio teve como principal objetivo identificar até que ponto as sementes de feijão variedade "carioca" podem ser secas a altas temperaturas sem que a sua qualidade seja afetada. Como, após a secagem, pode-se levar para o armazenamento efeitos latentes dessa secagem feita a altas temperaturas, que inicialmente não são identificados, este trabalho teve também como objetivo verificar se a secagem conduzida a altas temperaturas por determinados períodos de tempo de modo a não afetar a qualidade fisiológica das sementes, aparecem durante o seu armazenamento. Portanto, para melhor organização desta pesquisa este trabalho foi dividido em 5 Capítulos: No primeiro (1o) Capítulo foram estudadas as propriedades fisicas das sementes de feijão necessárias à secagem e à simulação determinando-se as curvas de sorção e dessorção, calor latente de vaporização, calor específico e forma e tamanho do feijão; no segundo (2o) Capítulo o estudo refere-se às curvas de secagem em camada delgada levando-se em consideração a influência da temperatura, teor de umidade inicial, umidade relativa e velocidade do ar de secagem, para tanto foram testadas as equações de difusão de líquido simplificada com um e dois termos da série e as propostas por Page e Thompson. O terceiro (3o) Capítulo é dedicado a estudar o efeito da secagem a altas temperaturas por curtos períodos de tempo na qualidade fisiológica das sementes de feijão com a finalidade de identificar até que teor de umidade as sementes podem ser secas a altas temperaturas sem que a sua qualidade fisiológica seja afetada e qual é o tempo correspondente de residência no secador. O quarto (4o) Capítulo é destinado ao estudo da simulação de secagem das sementes de feijão utilizandose o modelo de Thompson em secador de leito fixo com base nas equações obtidas no primeiro e segundo Capítulos e levando-se em consideração as situações favoráveis obtidas no terceiro Capítulo. No quinto (5o) Capítulo foi estudada a armazenabilidade das sementes de feijão por 12 meses quando secas a altas temperaturas por curtos períodos de tempo e secagem complementar a 40°C com a finalidade de determinar se algum efeito latente da secagem a altas temperaturas por curtos período de tempo foi levado para o período de armazenagem dessas sementes. Diante dos resultados obtidos pode-se concluir que: a) Para as faixas de temperaturas de 10 a 60°C e umidades relativas de 10 a 90%, o teor de umidade de equilibrio é maior quando obtida pelo processo de dessorção do que pelo processo de sorção o que caracteriza a existência do fenômeno de histerese nas sementes de feijão "carioca"; b) Das equações estudadas para representar as curvas de dessorção e sorção das sementes de feijão, a que apresenta o melhor coeficiente de determinação é a de Roa, sendo que, para as isotermas de dessorção, a equação de Henderson modificada por este autor, pode expressar satisfatoriamente os dados experimentais; c) O calor latente de vaporização das sementes de feijão cresce com a diminuição do teor de umidade do produto de 35 para 5 % base seca e com o aumento da temperatura de 10 para 60°C, sendo esta variação de 577,46 a 699,94 kcal. kg -1; d) O calor específico do feijão em estudo varia linearmente de 1026,43 a 1458,52 J.kg-1.°C-1 para um aumento do teor de umidade de 5 a 45 % base seca; e) O raio da esfera equivalente das sementes de feijão variam linearmente com o aumento do seu teor de umidade de 10 para 45 % base úmida e a equação é expressa por: r = 0,333985 + 0,00183.Ui; t) A equação proposta por Page é a que melhor representa os dados experimentais quando se compara esta equação com as equações de difusão líquida simplificada utilizando-se um e dois termos da série e a proposta por Thompson; g) Não foi verificado neste trabalho, efeito da velocidade do ar de 0,2 a 0,8 m.s-l na taxa de secagem das sementes de feijão; h) Na taxa de secagem determinada pela equação de Page apenas o coeficiente K expressa sua dependência em função da umidade relativa do ar, sendo a equação genérica dada por: RU=[( -0,20348.Ui 0,366578 .T 0,7911066)*(0,002514-1,9568.10-5 .UR+ 1,83637.1 0-(UR)2)].t 0,605977; i) A secagem das sementes de feijão pode ser realizada a altas temperaturas desde que os tempos de residência no secador sejam obedecidos para cada temperatura e teor de umidade inicial; j) À temperatura de 45°C e teor de umidade inicial das sementes de 35 e 25 % b.s., a secagem pode ser realizada até o teor de umidade final de armazenagem que as sementes não serão afetadas na sua qualidade fisiológica. Para o teor de umidade inicial de 45 % b.s. o tempo de residência no secador, para que a qualidade fisiológica das sementes não seja afetada, é de 360 minutos o que corresponde. uma secagem até o teor de umidade de 17% b.s. O restante da secagem deve ser feita a 40°C até o teor de umidade de 13,5 % b.s.; k) À temperatura de 50°C e teor de umidade inicial das sementes de 25 % b.s. a secagem pode ser realizada até o teor de umidade final de armazenagem que as sementes não serão afetadas na sua qualidade fisiológica. Para os teores de umidade inicial de 45 e 35% b.s. os tempos de residência no secador, para que a qualidade fisiológica das sementes não seja afetada, são de 87 e 60 minutos o que corresponde uma secagem de 45% até 21,5% b.s. e de 35% até o teor de umidade de 28,8% b.s., respectivamente; I) À temperatura de 60°C as secagens das sementes podem ser realizadas dos teores de umidade inicial de 25, 35 e 45% b.s. até os teores de umidade final de 17, 24,5 e 32,5% b.s., respectivamente, que as sementes não serão afetadas na sua qualidade fisiológica. Estas secagens correspondem respectivamente a um tempo de residência no secador de 70,40 e 30 minutos; m) À temperatura de 70°C as secagens das sementes podem ser realizadas dos teores de umidade inicial de 25,35 e 45% b.s. até os teores de umidade final de 19,5, 27,5 e 37,5% b.s., respectivamente que as sementes não serão afetadas na sua qualidade fisiológica. Estas secagens correspondem respectivamente a um tempo de residência no secador de 25, 15 e 10 minutos; n) A compatibilidade entre os dados experimentais e os simulados validam o modelo de Thompson para a secagem de sementes em camada espessa dentro de uma faixa de temperatura de 40 a 70°C e teor de umidade inicial das sementes de 45 a 25 % base seca, sendo que as equações de dessorção, calor latente de vaporização, calor específico e de secagem em camada delgada específicas para este produto, e determinadas neste trabalho, são as principais responsáveis por esta validação; o) As secagens de sementes de feijão em camada espessa, podem ser feitas a temperatura de 70°C por uma hora (1 h) e teor de umidade inicial de 25% b.s.; ou a 60°C por uma hora e meia (1,5 h.) e teor de umidade inicial de 25 % b.s. ou ainda a 60°C por duas horas e meia (2,5 h.) e teor de umidade inicial de 35% b.s.com complementar secagem a 40°C até o teor de umidade de 13,5 % b.s., que as sementes não serão afetadas na sua qualidade fisiológica logo após a secagem; p) As sementes de feijão secas as temperaturas de 40 e 50°C não apresentam diferenças significativas entre si na sua qualidade fisiológica, quando armazenadas as temperaturas de 10,20 e 30°C; q) Secagem das sementes de feijão a 70°C por uma hora (1 h) e secagem complementar a 40°C provoca um efeito degenerativo latente e este aparece com mais evidência quando as sementes são armazenadas a 30°C; na armazenagem a 20°C este efeito aparece moderadamente e praticamente não se evidencia quando as sementes são armazenadas a 10°C / Abstract: At the beginning of the drying the seed requires energy to evaporate water particles and the action of the high temperature on the physiological quality of the seeds must be smaller. Throughout the drying this amount of water is less available in the periphery of the seed and this causes an increase in temperature in its tegument. Therefore, a deeper investigation is necessary to determine from what point the seed starts to be affected in its physiological quality by the drying action at high temperatures (> 45°C). Once this point is identified, it is possible to go on with the drying at lower temperatures. However, the greater risk due to the reduction of the physiological quality has already been eliminated. The main objective of this work, which is based on this principle, is to identify to what extent the "carioca" bean seeds can be dried at high temperatures without is quality being affected. An additional objective of this work was to check if drying conducted at high temperatures for determined periods of time can take latent degenerative effects to the storing period. Therefore, for a better organization of this research, this work has been divided into 5 Chapters: In the first (1st.) Chapter the bean seeds physical properties required for drying and the simulation determining the sorption and desorption curves, vaporization latent heat, specific heat and shape and size of the beans, in the second (2nd.) Chapter the study refers to the curves of drying in thin layers, taking the influence of temperature into consideration, initial moisture content, relative humidity and drying air velocity. To do so, the liquid diffusion equations with one or two terms of the series and those proposed by Page and Thompson were tested. The third (3rd.) Chapter is dedicated to the study of the effect of drying at high temperatures for short periods of time on the physiological quality of the bean seeds in order to identify up to what moisture content seeds can be dried at high temperatures without affecting their physiological quality and what is the corresponding time of residence in the drier. The fourth (4th.) Chapter is dedicated to study the simulation of bean seeds drying using the Thompson model on a fixed bed drier based on equations obtained in the first and second Chapters and taking into consideration the favorable situations obtained in the third Chapter. On the fifth (5th.) Chapter the storability of bean seeds was studied for 12 months when dried at high temperatures for short periods of time and complementary drying at 40°C in order to determine if any latent effects of drying at high temperatures for short periods of time was taken to the period of storage of these seeds. Considering the results obtained, we can conclude that: a) For the temperature ranges from 10 to 60°C and relative humidities from 10 to 90%, the equilibrium moisture content is greater when obtained by the desorption process than by the sorption process, which characterizes the existence of the phenomenon of hysteresis in the "carioca" bean seeds; b) Out of the equations studied to represent the desorption and sorption curves of bean seeds, the one that presents the best determination coefficient is the Roa equation and, for the desorption isotherms, Henderson equation modified by this author, can express satisfactorily the experimental data; c) The vaporization latent heat of bean seeds increases with the decrease in the moisture content ofthe product from 35 to 5 % dry basis and with the increase in temperature from 10 to 60°C. This variation is from 577.46 to 699.94 kcal. kg-1; d) the specific heat of the beans under study varies linearly from 1026.43 to 1458.52 J.kg-1 .°C-1 for an increase in moisture content from 5 to 45 % dry basis; e) the radius of the equivalent sphere of the bean seeds varies linearly with the increase of their moisture content from 10 to 45 % wet basis and the equation is expressed by: r = 0.333985 + 0.00183.Ui; 1) The equation proposed by Page is the one that best represents the experimental data when comparing this equation to the simplified liquid diffusion equations using one and two terms of the series and the one proposed by Thompson; g) In this work we did not verify the effect of the air velocity from 0.2 to 0.8 m.s-1 on the drying rate of the bean seeds; h) In the drying rate determined by Page equation only the coefficient K expresses its dependence to the air relative humidity, and the generic equation is given by: RU=[( -0,20348.Ui 0,366578 .T 0,7911066)*(0,002514-1,9568.10-5 .UR+ 1,83637.1 0-(UR)2)].t 0,605977; i) The drying of bean seeds can be made at high temperatures provided that the times of residence in the drier are respected for each temperature and initial moisture content.. j) At the temperature of 45°C and initial moisture content of the seeds of 35 and 25 % d.b. drying can be made up to the final storage moisture content, and seeds are not affected in their physiological quality. For the initial moisture content of 45 % d. b. the time of residence in the drier, in order not to affect the physiological quality of the seeds, is 360 minutes, which corresponds to a drying up to the moisture content of 17% d. b. The rest of the drying should be made at 40°C up to the moisture content of 13.5 % d. b. k) At the temperature of 50°C and initial moisture content of the seeds of25 % d.b. drying can be made up to the final storage moisture content, and seeds will not be affected in their physiological quality. For the initial moisture content of 45 and 35% d.b. the time of residence in the drier in order not to affect the physiological quality of the seeds, is 87 and 60 minutes, which corresponds to a drying of 45% up to 21.5% d.b. and of 35% up to the moisture content of 28.8% d.b., respectively; I) At the temperature of60 °c, the drying of the seeds can be made from the initial moisture contents of25, 35 and 45% d.b. up to the final moisture contents of 17,24.5 and 32.5% d.b., respectively, and seeds will not be affected in their physiological quality. These dryings correspond respectively to a time of residence in the drier of 70, 40 and 30 minutes; m) At the temperature of 70°C, the dryings of the seeds can be made from the initial moisture contents of25, 35 and 45% d.b. up to the final moisture contents of 19.5,27.5 and 37.5% d.b., respectively, and seeds will not be affected in their physiological quality. These dryings correspond respectively to a time of residence in the drier of 25, 15 and 10 minutes; n) The compatibility among experimental data and the simulated data validate the Thompson model for seed drying in thick layers within a temperature range from 40 to 70°C and initial moisture content of seeds from 45 to 25 % dry basis. The desorption equations, vaporization latent heat, specific and drying heat in thin layers specific for this product and determined in this work, have the main responsibility for this validation; o) The drying of bean seeds in thick layers can be made at a temperature of 70°C for one hour (1 h) and initial moisture content of 25% d.b.; or at 60°C for one and a half hours (1.5 h.) and initial moisture content of 25 % d.b. or still at 60°C for two and a half hours (2.5 h.) and initial moisture content of35% d.b. with complementary drying at 40°C up to the moisture content of 13.5 % d.b., and seeds will not be affected in their physiological quality right after drying; p) Bean seeds dried at temperatures of 40 and 50°C do not have significant differences on from the other as to their physiological quality, when stored at temperatures of 10,20 and 30°C; q) Drying of bean seeds 70°C for one hour (1 h) and complementary drying at 40°C causes a latent degenerative effect and this shows more evidently when seeds are stored at 30°C; in the storage at 20°C this effect appears moderately and practically is not evident when seeds are stored at 10°C / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Cristais de hidrogeno tartarato de potÃssio (KHT) foram estudados por AnÃlise TÃrmica â Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e AnÃlise TermogravimÃtrica (TGA) â e espectroscopia Raman com a variaÃÃo de parÃmetros termodinÃmicos na regiÃo espectral entre 30 e 3400 cm-1. A classificaÃÃo dos modos foi feita com base em compostos similares. Os estudos de DSC foram realizados no intervalo de temperatura de 90 a 671 K enquanto os de TG entre 303 a 573 K. Os experimentos de espectroscopia Raman foram realizados entre as temperaturas de 10 a 448 K. Os resultados revelaram que o material apresenta uma estrutura termicamente estÃvel durante todo o intervalo estudado atà a sua decomposiÃÃo (prÃxima a 520 K) que ocorre sem fusÃo. Os experimentos com altas pressÃes (0,0 a 6,5 GPa) revelaram indÃcios fortes de que o material sofre uma transiÃÃo de fase prÃxima a 2,4 GPa e uma segunda transiÃÃo prÃxima a 6,3 GPa. MudanÃas na regiÃo dos modos da rede dÃo suporte à afirmaÃÃo. Modos relacionados à unidade CO2- apresentaram mudanÃas em seu comportamento nesses valores de pressÃo. As mudanÃas ocorridas se mostraram reversÃveis com a reduÃÃo à pressÃo ambiente.