Orientador: Aguinaldo Robinson de Souza / Banca: Wilson Massashiro Yonezawa / Banca: Marcelo Maia Cirino / Resumo: As dificuldades nas abordagens de conceitos relacionados à físico-química, bem como o interesse dos jovens por novas mídias foram os principais fatores que motivaram o presente trabalho. Realizamos um estudo sobre a utilização de analogias e sua função facilitadora para o ensino-aprendizagemde conceitos químicos. Assim, foi planejado um jogo que funciona como uma analogia envolvendo conceitos téoricos sobre o movimento de partículas e o modelo cinético dos gases. A construção do jogo foi feita através do Game Editor, um software voltado especificamente para esse fim, seguindo conceitos de design de jogos, de modo a se tornar uma mídia interessante e atrativa. O percurso de elaboração do jogo também foi um dos objetos de análise desse trabalho / Abstract: The difficulties in approach of concepts related to physical chemistry as well as young people's interest for new media were the main factors that motivated this dissertation. We conducted a study on the use of analogies and its facilitator role in the process of teaching and learning chemistry concepts. Thus, a game was designed, which works as an analogy involving theoretical concepts about motion of particles and about the kinetic model of gases. The construction of the game was made using Game Editor, a software designed specifically for this purpose, and was based on game design concepts, in order to become an interesting and attractive media. The game development path was also one object of analysis in this work / Mestre

Mecanismos de cinética química detalhada são rotineiramente usados para descrever, a nível molecular, a transformação de reagentes em produtos de combustão, que ocorre através de muitas etapas elementares. Seu uso em modelos computacionais para simular processos de combustão pode gerar informações para melhorar o processo de uso do combustível e o desempenho do processo de combustão, e para quantificar as emissões a partir deste processo. Assim, para descrever um processo de oxidação, o esforço computacional se torna muito grande, exigindo simplificações do mecanismo. O desenvolvimento de mecanismos de cinética química reduzida para processos de combustão visa reduzir a esforço computacional na análise numérica de chamas. Os modelos cinéticos reduzidos podem substituir as equações diferenciais das espécies intermediárias, que são consideradas estarem em estado estacionário, através de relações algébricas. Desta forma, este trabalho desenvolve um método para reduzir a cinética química para a combustão do hidrogênio, monóxido de carbono, e hidrocarbonetos C1- C7, utilizando os pressupostos de estado estacionário. Um mecanismo cinético detalhado do processo de combustão de 439 reações elementares foi estudado e reduzido a mecanismos com, no máximo, 9 passos globais. Comparações de dados experimentais com simulações do perfil de fração de massa de CO2 e H2O, produzidos utilizando o mecanismo cinético reduzido do metano, propano e n-heptano demonstram boa concordância, validando estes mecanismos e, consequentemente, aumentando a confiabilidade dos demais mecanismos estudados. / Detailed chemical kinetic mechanisms are routinely used to describe, at the molecular level, the transformation of reactants to products of combustion, which occurs via many elementary steps. Its use in computer models to simulate combustion processes can generate information to improve the fuel quality and performance of the combustion process, and to quantify the emissions from this process. Thus, to describe a process of oxidation, the computational effort becomes very large, requiring simplifications of the reaction mechanism. The development of reduced kinetic mechanisms for combustion processes aims to reduce the computational effort necessary for the numerical analysis. The reduced models can replace the differential equations of the intermediate species, which are considered to be in steady state, through algebraic relationships. In this way, this work develops a method for reducing the kinetics of combustion for hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons C1-C7, using assumptions of steady-state. A detailed kinetic mechanism containing 439 elementary reactions was analysed and reduced mechanisms with up to 10 steps were developed. Comparisons between experiment and simulations for the reduced kinetic mechanism of methane and propane, show good agreement, validating these mechanisms, and consequently, increasing the reliability of the others mechanisms studied.

The acid-catalyzed inversion of sucrose is often taken as an example of a first order reaction. It is, however, influenced by many factors such as temperature, type of acid used, concentration of sucrose, and the concentration of acid. What has received little attention so far is the influence of addition, in particular, other salts to the reacting solution. In this study, the influence of different salt solutions on the kinetics of sucrose inversion rate was studied at 29 °C by use of optical rotation measurements. The salts chosen for this study are readily soluble in sucrose solution and they provide an opportunity to study the interaction of electrolytes in aqueous solution of sucrose as well as their effects on the inversion of sucrose kinetics. The rates are found to be influenced by the concentration of the salts. No significant differences was measured when the salt were dissolved either in the sucrose or in the acid solutions. The influence of added salts to saccharide solutions was determined by evaluating the difference between the rotation of pure saccharides solutions and the rotation of pure saccharide solutions with salts. The changes in optical rotation were compared to the Hofmeister series. The saccharide-salt systems containing acidic salts (Na2HPO4 or NaH2PO4) were found to be dependent on the pH. Changing the molar ratio of sucrose and salt added also had an influence of the change in optical rotation. / Chemistry / M. Sc. (Chemistry)

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-20. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:31:19Z : No. of bitstreams: 1 000851567.pdf: 2667140 bytes, checksum: 3419443db19f02ddf6c7d4ae4f450305 (MD5) / As dificuldades nas abordagens de conceitos relacionados à físico-química, bem como o interesse dos jovens por novas mídias foram os principais fatores que motivaram o presente trabalho. Realizamos um estudo sobre a utilização de analogias e sua função facilitadora para o ensino-aprendizagemde conceitos químicos. Assim, foi planejado um jogo que funciona como uma analogia envolvendo conceitos téoricos sobre o movimento de partículas e o modelo cinético dos gases. A construção do jogo foi feita através do Game Editor, um software voltado especificamente para esse fim, seguindo conceitos de design de jogos, de modo a se tornar uma mídia interessante e atrativa. O percurso de elaboração do jogo também foi um dos objetos de análise desse trabalho / The difficulties in approach of concepts related to physical chemistry as well as young people's interest for new media were the main factors that motivated this dissertation. We conducted a study on the use of analogies and its facilitator role in the process of teaching and learning chemistry concepts. Thus, a game was designed, which works as an analogy involving theoretical concepts about motion of particles and about the kinetic model of gases. The construction of the game was made using Game Editor, a software designed specifically for this purpose, and was based on game design concepts, in order to become an interesting and attractive media. The game development path was also one object of analysis in this work

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-02Bitstream added on 2014-06-13T19:53:29Z : No. of bitstreams: 1 santos_cma_me_araiq.pdf: 1104921 bytes, checksum: 31e7707f2829fd6c91bd75f237f6ce83 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho a cinética de decomposição da fase martensítica nas ligas Cu-9%Al-6%Mn-4%Ag, Cu-9%Al-6%Mn-5%Ag, Cu-9%Al-8%Mn-4%Ag e Cu-9%Al-8%Mn-5%Ag foi estudada usando calorimetria exploratória diferencial (DSC), difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energias de raios X (EDXS) e medidas de variação da microdureza com a temperatura de têmpera e o tempo de envelhecimento. O estudo cinético foi realizado a partir da aplicação de métodos isotérmico e não-isotérmico. Para o estudo cinético realizado sob condição não-isotérmica foram obtidas curvas DSC em quatro razões de aquecimento diferentes para obter os valores de Ea pelo método de Kissinger, considerando o pico endotérmico em torno de 380 ºC o qual corresponde as reações β’1 e 1α+2+T3. Para o estudo da cinética isotérmica foram realizadas medidas de microdureza com o tempo de envelhecimento em quatro temperaturas diferentes. A partir das curvas microdureza com o tempo de envelhecimento foi possível obter os parâmetros cinéticos (n, k e Ea), utilizando-se as equações de Johnson-Mehl-Avrami (JMA) e Arrhenius. Resultados obtidos por difratometria de raios X permitiram verificar que durante o processo de envelhecimento ocorre a reação de decomposição parcial da fase martensítica, como também, as reações associadas com a precipitação de fase α e formação da fase α2. Análise dos valores de Ea obtidos para as ligas referidas pelos diferentes métodos mostrou que durante o aquecimento contínuo a reação de decomposição da fase martensítica deve ser perturbada principalmente pela presença de Ag enquanto que os valores de Ea obtidos pelo método isotérmico mostraram que este processo é principalmente influenciado pela presença... / In this work, the kinetics of martensitic phase decomposition in the Cu-9wt.%Al-6wt.%Mn-4wt.%Ag, Cu-9wt.%Al-6wt.%Mn-5wt.%Ag, Cu-9wt.%Al-8wt.%Mn-4wt.%Ag e Cu-9wt.%Al-8wt.%Mn-5wt.%Ag was studied using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDXS) and microhardness changes measurements with temperature and time. Kinetic data were obtained using isothermal and non-isothermal methods. The Kissinger method was used for non-isothermal analysis, and values of the activation energy were calculated considering the DSC curves obtained in four different heating rates and the endothermic peak at about 380 ºC, which corresponds to the β’1 and 1α+2+T3 reactions. The isothermal ageing kinetics was studied considering four different ageing temperatures and the kinetic parameters n, k and Ea were obtained using the Johnson-Mehl-Avrami (JMA) and the Arrhenius equations. Results from X-ray diffraction showed that partial martensitic phase decomposition occurs during ageing, together with α phase precipitation and α2 phase formation reactions. The activation energy values obtained from different methods indicated that during continuous heating the martensitic phase decomposition reaction is disturbed mainly by the presence of Ag, while in isothermal conditions this process is influenced by the presence of Mn. Ag additions shift the equilibrium concentration to higher Al values, enhancing the 2 phase formation and decreasing the activation energy value, while Mn additions... (Complete abstract click electronic access below)

O objetivo deste trabalho é estudar as reações de isomerização e cisão dos isômeros C2F2Cl2, e determinar entalpias de formação e potenciais de ionização para derivados halogenados do eteno, através de cálculos ab initio, e ainda, para algumas reações determinar a constante de velocidade microcanônica k(E*), segundo o formalismo da teoria RRKM. Foram obtidas a barreira energética e a estrutura do estado de transição para a reação de isomerização do (Z)-CFCl=CFCl ao isômero (E)-CFCl=CFCl, que ocorre através de um estado de transição com uma barreira de energia calculada de 54,223 kcal/mol com o método CASSCF. Foi analisada a possibilidade de a isomerização ocorrer via intermediários etilidenos halosubstituídos, porém as barreiras de energia para estas reações e resultados obtidos para a constante de velocidade k(E*) indicam que a reação direta predomina sobre as vias de formação de etilideno halosubstituído em baixas energias, até cerca de 154 kcal/mol pelo menos. A não observação, experimentalmente, de formação do isômero CF2=CCl2 a partir desses intermediários também corrobora com os resultados obtidos através dos cálculos. Para as reações de cisão de ligação C=C dos compostos CF2=CCl2, (Z) e (E)-CFCl=CFCl e CF2=CCl, as curvas de energia em função do comprimento desta ligação mostram que a cisão do CF2=CCl ocorre a uma energia menor do que para as demais substâncias. Porém, a cisão da ligação C-Cl na substância CF2=CCl2 é a que possui a menor barreira energética. Utilizando a teoria variacional do estado de transição, determinamos a estrutura do estado de transição para esta reação e a constante de velocidade microcanônica, k(E*), sendo esta maior que as determinadas para a formação dos etilidenos halosubstituídos. Potenciais de ionização adiabáticos (PIA) e verticais (PIV) de haloetenos foram obtidos utilizando as teorias G2 e G3. Os resultados obtidos com a teoria G3 são mais próximos dos valores experimentais, ou tão exatos quanto, comparados aos valores calculados encontrados na literatura. As mudanças na energia de correlação eletrônica e energia de relaxação dos orbitais são importantes para a obtenção de resultados de PIV quantitativamente melhores em comparação com os resultados obtidos a partir da energia do HOMO. Também foram feitos cálculos de entalpias de formação para etilenos halogenados utilizando as teorias G2 e G3 utilizando reações isodésmicas. A comparação entre os valores calculados por nós e outros valores calculados encontrados na literatura mostram que apesar das reações isodésmicas serem um método capaz de gerar bons resultados, devido ao cancelamento dos erros nos valores calculados, o resultado final é dependente dos valores experimentais escolhidos. / We report ab initio calculations on the isomerization and fission reactions of C2F2Cl2 isomers and also the enthalpies of formation and the ionization potentials of halogenated ethylenes. We have also evaluated the microcanonical rate constant k(E*) using the RRKM formalism to gain more insight into mechanistics details of some reactions. The energy barrier and the structure of the transition state for the isomerization reaction of (Z)-CFCl=CFCl to (E)-CFCl=CFCl, occurs by a transition state with a calculated barrier of 54,223 kcal/mol using the CASSCF method. The isomerization reactions through ethilidene halosubstituted intermediates was also tested, however the energy barriers to these reactions showed be greater and the results obtained for the rate constant k(E*) stated that the direct reaction predominates over the formation of the halosubstituted ethilidene at low energies, until 154 kcal/mol at least. The experimentaly unobserved formation of CF2=CCl2 from intermiaries confirms the calculated results. For the fission reaction of the C=C bond on CF2=CCl2, (Z) and (E)-CFCl=CFCl and CF2=CCl , the plots of energy as a function of the bond length show that the fission of CF2=CCl occurs with the lowest energy of all these reactions. However, the fission of C-Cl on the CF2=CCl2 shows to have the lowest energy barrier. By the variational transition state theory, we have determined the structure of the transition state for that reaction and the rate constant k(E*), beeing this higher than that determined to the halosubstituted ethylenes. Adiabatic ionization potentials (AIPs) and vertical ionization potentials (VIPs) for haloethylenes were obtained applying G2 and G3 theories. The results obtained with G3 theory are the nearest within the experimental values or, at least, with the same exactness, compared with other earlier calculated methods. The changes in eletronic correlation energy and orbital relax energy are important to achieve quantitatively better results comparativily with results obtained from HOMO energy. Moreover, we have done calculations of enthalpies of formation of haloethylenes using G2 and G3 theories using isodesmic reactions. The comparison among the values calculated by us and other values found in the literature shows that, however the use of isodesmic reactions may be a method able to achieve good results, because the calculated errors in the energy values are being cancelled , the final result is very dependent on the choosen experimental values.

Orientador: Antonio Tallarico Vicente Adorno / Banca: Sebastião Elias Kuri / Banca: Isaías da Silva / Resumo: Neste trabalho a cinética de decomposição da fase martensítica nas ligas Cu-9%Al-6%Mn-4%Ag, Cu-9%Al-6%Mn-5%Ag, Cu-9%Al-8%Mn-4%Ag e Cu-9%Al-8%Mn-5%Ag foi estudada usando calorimetria exploratória diferencial (DSC), difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energias de raios X (EDXS) e medidas de variação da microdureza com a temperatura de têmpera e o tempo de envelhecimento. O estudo cinético foi realizado a partir da aplicação de métodos isotérmico e não-isotérmico. Para o estudo cinético realizado sob condição não-isotérmica foram obtidas curvas DSC em quatro razões de aquecimento diferentes para obter os valores de Ea pelo método de Kissinger, considerando o pico endotérmico em torno de 380 ºC o qual corresponde as reações β'1 e 1α+2+T3. Para o estudo da cinética isotérmica foram realizadas medidas de microdureza com o tempo de envelhecimento em quatro temperaturas diferentes. A partir das curvas microdureza com o tempo de envelhecimento foi possível obter os parâmetros cinéticos (n, k e Ea), utilizando-se as equações de Johnson-Mehl-Avrami (JMA) e Arrhenius. Resultados obtidos por difratometria de raios X permitiram verificar que durante o processo de envelhecimento ocorre a reação de decomposição parcial da fase martensítica, como também, as reações associadas com a precipitação de fase α e formação da fase α2. Análise dos valores de Ea obtidos para as ligas referidas pelos diferentes métodos mostrou que durante o aquecimento contínuo a reação de decomposição da fase martensítica deve ser perturbada principalmente pela presença de Ag enquanto que os valores de Ea obtidos pelo método isotérmico mostraram que este processo é principalmente influenciado pela presença... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, the kinetics of martensitic phase decomposition in the Cu-9wt.%Al-6wt.%Mn-4wt.%Ag, Cu-9wt.%Al-6wt.%Mn-5wt.%Ag, Cu-9wt.%Al-8wt.%Mn-4wt.%Ag e Cu-9wt.%Al-8wt.%Mn-5wt.%Ag was studied using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDXS) and microhardness changes measurements with temperature and time. Kinetic data were obtained using isothermal and non-isothermal methods. The Kissinger method was used for non-isothermal analysis, and values of the activation energy were calculated considering the DSC curves obtained in four different heating rates and the endothermic peak at about 380 ºC, which corresponds to the β'1 and 1α+2+T3 reactions. The isothermal ageing kinetics was studied considering four different ageing temperatures and the kinetic parameters n, k and Ea were obtained using the Johnson-Mehl-Avrami (JMA) and the Arrhenius equations. Results from X-ray diffraction showed that partial martensitic phase decomposition occurs during ageing, together with α phase precipitation and α2 phase formation reactions. The activation energy values obtained from different methods indicated that during continuous heating the martensitic phase decomposition reaction is disturbed mainly by the presence of Ag, while in isothermal conditions this process is influenced by the presence of Mn. Ag additions shift the equilibrium concentration to higher Al values, enhancing the 2 phase formation and decreasing the activation energy value, while Mn additions... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nesse estudo foram produzidas micropartículas de carboximetilcelulose (CMC) e carbonato de cálcio (CaCO3) e a superfície do material foi caracterizada através da determinação da acidez e alcalinidade total, obtendo-se uma quantidade de 4,7 mEg g-1 de grupos básicos e 0,8 mEg g-1 de grupos ácidos, e do ponto de carga zero (pHPCZ), sendo o valor encontrado para pHPCZ 8,77. As micropartículas também foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, confirmando a interação entre a CMC e o CaCO3. Neste material foi imobilizado o fármaco diclofenaco de sódio (DS) usando três metodologias diferentes, chamadas ADS, IDS2 e IDS3. A metodologia ADS mostra a adsorção do DS nas micropartículas em pH 4, 5,5 e 7, e nas metodologias IDS2 e IDS3 o fármaco é incorporado simultaneamente com a produção das micropartículas. Observou-se na metodologia ADS que o pH tem grande influência na adsorção do DS e que o maior valor obtido foi de 0,88 mg g-1 em pH 4. Nas metodologias IDS2 e IDS3 a quantidade de DS liberado foi de 3,65 mg L-1 e 2,84 mg L-1, respectivamente. Para o DS adsorvido nas micropartículas, as análises de infravermelho mostram a presença de um pico em 2900 cm-1 que pode indicar a presença do fármaco e nas análises de difratometria de raios-X e MEV não foi possível verificar a interação entre o DS e as micropartículas. Devido aos baixos valores de imobilização do DS e para comparação da capacidade de adsorção das micropartículas com diferentes compostos, os estudos de adsorção foram realizados com o corante azul de metileno (AM). A adsorção do AM foi realizada em pH 7 e 9,5 e foi observado que adsorção é maior em pH 9,5 e a quantidade máxima adsorvida foi de 0,29 mg g-1. Os modelos matemáticos das isotermas de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich representam bem o comportamento de adsorção do AM, com R2 maior que 0,9. No entanto, o valor experimental para a capacidade máxima de adsorção (0,2517 mg g-1) está mais próximo do encontrado para a isoterma de Langmuir (0,3055 mg g-1). A cinética de adsorção do AM seguiu o modelo de pseudo-segunda ordem com R2 de 0,9975 e capacidade de adsorção de 0,3889 mg g-1, valor próximo ao obtido experimentalmente que foi de 0,3840 mg g-1. / In this study, microparticles carboxymethylcellulose (CMC) and calcium carbonate (CaCO3) were produced and the material surface was characterized by determining the total acidity and alkalinity, it was observed an amount 4.7 mEg g-1 basic groups and 0.8 mEg g-1 acid groups, and the zero charge point (pHPZC), the value found for pHPZC 8.77. The microparticles were also characterized by infrared spectroscopy, Xray diffraction and electron microscopy scanning, confirming the interaction between the CMC and the CaCO3. In this material was immobilized the diclofenac sodium drug (DS) using three different methodologys, named ADS, IDS2 and IDS3. The methodology ADS, show the adsorption of DS in the microparticles at pH 4, 5.5 and 7, and IDS2 and IDS3 methodology, the drug was incorporated simultaneously with the microparticles production. It was observed in the ADS methodology, that the pH is great influences on the DS adsorption, and the higher value obtained was 0.88 mg g-1 at pH 4. The IDS2 and IDS3 methodology the quantity of released DS was 3.65 mg L-1 e 2.84 mg L-1, respectively. For the DS adsorbed in the microparticles, infrared analysis shows the presence of a peak at 2900 cm-1 may indicate the presence of drug and the diffraction X-ray and SEM analysis it was not possible to verify the interaction between the microparticles and DS. Due to the low DS values immobilization and for comparing the adsorption capacity of the microparticles with different compounds, adsorption studies were realized with methylene blue dye (MB). The adsorption of MB was done at pH 7 and 9.5, and it was observed that adsorption is highest at pH 9.5 and the maximum adsorbed quantity was 0.29 mg g-1. The mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin- Radushkevich isotherms well represented the MB adsorption behavior, with R2 larger than 0,9. However the experimental value for the maximum adsorption capacity (0.2517 mg g-1) is found closer to the Langmuir isotherm (0.3055 mg g-1). The MB adsorption kinetics follows the model of pseudo-second order with R2 of 0.9975 and adsorption capacity of 0.3889 mg g-1, value close to that obtained experimentally that was 0.3840 mg g-1.

Mecanismos de cinética química detalhada são rotineiramente usados para descrever, a nível molecular, a transformação de reagentes em produtos de combustão, que ocorre através de muitas etapas elementares. Seu uso em modelos computacionais para simular processos de combustão pode gerar informações para melhorar o processo de uso do combustível e o desempenho do processo de combustão, e para quantificar as emissões a partir deste processo. Assim, para descrever um processo de oxidação, o esforço computacional se torna muito grande, exigindo simplificações do mecanismo. O desenvolvimento de mecanismos de cinética química reduzida para processos de combustão visa reduzir a esforço computacional na análise numérica de chamas. Os modelos cinéticos reduzidos podem substituir as equações diferenciais das espécies intermediárias, que são consideradas estarem em estado estacionário, através de relações algébricas. Desta forma, este trabalho desenvolve um método para reduzir a cinética química para a combustão do hidrogênio, monóxido de carbono, e hidrocarbonetos C1- C7, utilizando os pressupostos de estado estacionário. Um mecanismo cinético detalhado do processo de combustão de 439 reações elementares foi estudado e reduzido a mecanismos com, no máximo, 9 passos globais. Comparações de dados experimentais com simulações do perfil de fração de massa de CO2 e H2O, produzidos utilizando o mecanismo cinético reduzido do metano, propano e n-heptano demonstram boa concordância, validando estes mecanismos e, consequentemente, aumentando a confiabilidade dos demais mecanismos estudados. / Detailed chemical kinetic mechanisms are routinely used to describe, at the molecular level, the transformation of reactants to products of combustion, which occurs via many elementary steps. Its use in computer models to simulate combustion processes can generate information to improve the fuel quality and performance of the combustion process, and to quantify the emissions from this process. Thus, to describe a process of oxidation, the computational effort becomes very large, requiring simplifications of the reaction mechanism. The development of reduced kinetic mechanisms for combustion processes aims to reduce the computational effort necessary for the numerical analysis. The reduced models can replace the differential equations of the intermediate species, which are considered to be in steady state, through algebraic relationships. In this way, this work develops a method for reducing the kinetics of combustion for hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons C1-C7, using assumptions of steady-state. A detailed kinetic mechanism containing 439 elementary reactions was analysed and reduced mechanisms with up to 10 steps were developed. Comparisons between experiment and simulations for the reduced kinetic mechanism of methane and propane, show good agreement, validating these mechanisms, and consequently, increasing the reliability of the others mechanisms studied.

Mecanismos de cinética química detalhada são rotineiramente usados para descrever, a nível molecular, a transformação de reagentes em produtos de combustão, que ocorre através de muitas etapas elementares. Seu uso em modelos computacionais para simular processos de combustão pode gerar informações para melhorar o processo de uso do combustível e o desempenho do processo de combustão, e para quantificar as emissões a partir deste processo. Assim, para descrever um processo de oxidação, o esforço computacional se torna muito grande, exigindo simplificações do mecanismo. O desenvolvimento de mecanismos de cinética química reduzida para processos de combustão visa reduzir a esforço computacional na análise numérica de chamas. Os modelos cinéticos reduzidos podem substituir as equações diferenciais das espécies intermediárias, que são consideradas estarem em estado estacionário, através de relações algébricas. Desta forma, este trabalho desenvolve um método para reduzir a cinética química para a combustão do hidrogênio, monóxido de carbono, e hidrocarbonetos C1- C7, utilizando os pressupostos de estado estacionário. Um mecanismo cinético detalhado do processo de combustão de 439 reações elementares foi estudado e reduzido a mecanismos com, no máximo, 9 passos globais. Comparações de dados experimentais com simulações do perfil de fração de massa de CO2 e H2O, produzidos utilizando o mecanismo cinético reduzido do metano, propano e n-heptano demonstram boa concordância, validando estes mecanismos e, consequentemente, aumentando a confiabilidade dos demais mecanismos estudados. / Detailed chemical kinetic mechanisms are routinely used to describe, at the molecular level, the transformation of reactants to products of combustion, which occurs via many elementary steps. Its use in computer models to simulate combustion processes can generate information to improve the fuel quality and performance of the combustion process, and to quantify the emissions from this process. Thus, to describe a process of oxidation, the computational effort becomes very large, requiring simplifications of the reaction mechanism. The development of reduced kinetic mechanisms for combustion processes aims to reduce the computational effort necessary for the numerical analysis. The reduced models can replace the differential equations of the intermediate species, which are considered to be in steady state, through algebraic relationships. In this way, this work develops a method for reducing the kinetics of combustion for hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons C1-C7, using assumptions of steady-state. A detailed kinetic mechanism containing 439 elementary reactions was analysed and reduced mechanisms with up to 10 steps were developed. Comparisons between experiment and simulations for the reduced kinetic mechanism of methane and propane, show good agreement, validating these mechanisms, and consequently, increasing the reliability of the others mechanisms studied.