Partindo das equações microscópicas exatas para uma plasma empoeirado não magnetizado, onde a carga das partículas de poeira é considerada como um novo grau de liberdade do sistema, desenvolvemos um sistema de equações básico sobre o qual aplicamos o formalismo da teoria de turbulência fraca. A partir dele, na aproximação quase linear, encontramos três relações de dispersão, em conjunto com as equações cinéticas das ondas e das partículas. O caso totalmente não linear é exemplificado em parte, para visualizarmos a aplicabilidade do formalismo a plasmas empoeirados. Entre os diversos mecanismos de carregamento que podem ocorrer sobre a superfície das partículas de poeira, consideramos, por simplicidade, somente aquele devido `a absorção de partículas do plasma por colisões inelásticas. / Starting from the exact microscopic equations for a non-magnetized dusty plasma where the dust charge particles is considered as a new degree of freedom of the plasma system, we develop a basic system of equations upon which we apply the formalism of weak turbulence theory. From this system we find three dispersion relations in the quasilinear approximation, together with the kinetic equations for the waves and for the particles. The full nonlinear case is partially exemplified, in order to provide an overview of the applicability of the formalism to dusty plasmas. Among the diverse charging mechanisms that can occur over the dust grains surface, we consider, for simplicity, only that due the absorption of plasma particles by inelastic collisions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332269.pdf: 8530302 bytes, checksum: b2e1060ccce79415fa31754e93b9a30a (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho descreve a instrumentação e a operacionalização de um reator de volume constante utilizado para medição de velocidade de chama laminar de misturas combustíveis. A velocidade de chama laminar é uma característica de combustão relevante para a combustão em motores a combustão interna e para o desenvolvimento de mecanismos cinéticos detalhados de combustão. O reator, foco desse trabalho, destina-se à análise da combustão de biocombustíveis. Em um experimento típico, a mistura ar-combustível é alimentada ao reator, deixada entrar em equilíbrio térmico, químico e mecânico e, então, sofre ignição no centro do reator por uma centelha. Uma chama esférica propaga-se na direção radial, transformando reagentes em produtos. A velocidade de chama laminar pode ser obtida, tanto a partir da análise da variação transiente da pressão, como a partir da análise óptica da propagação da frente de chama esférica. Para as medições, são utilizados dois transdutores de pressão estática para medição das concentrações de ar e combustível, um transdutor de pressão dinâmica para obtenção da resposta transiente de pressão e uma câmera de alta velocidade acompanhada de um programa computacional para análise da propagação da frente de chama. Para a visualização da frente de chama utilizou-se o método óptico schlieren na configuração tipo Z. O método de schlieren permite também identificar o surgimento, propagação e amplificação de instabilidades na frente de chama que levam à transição de chama laminar para turbulenta. Nesse trabalho realizou-se a instrumentação do reator, o desenvolvimento de hardwaree software de comando e aquisição de leituras e o cálculo da velocidade de chama laminar. Foram desenvolvidos dois softwares em LabVIEW. O primeiro, para o gerenciamento dos ensaios, obtenção da resposta transiente de pressão e obtenção das imagens e, o segundo, para o tratamento das imagens e obtenção da resposta transiente da propagação da chama. Finalmente, as medições para a combustão de metano e gás natural com ar na pressão inicial de 101,3 kPa e temperatura de 300 K são analisadas e comparadas com a literatura, obtendo reprodução dos valores conhecidos com desvio menor que 10 %. Finalmente, são feitas recomendações sobre o uso dos sistemas desenvolvidos.<br> / Abstract: This work describes the instrumentation and operation of a constant volume reactor used for measuring the laminar flame velocity of hydrocarbon mixtures with air. The laminar flame velocity is an important characteristic of combustion relevant to such applications as internal combustion engines and to develop detailed chemical kinetics mechanisms. The reactor, focus of this work, was designed to analyze the combustion of biofuels. In a typical experiment, the air-fuel mixture is fed to the reactor, allowed to come into thermal, chemical and mechanical equilibrium and is then ignited at the center of the reactor by a spark. A spherical flame formed in the spark region, propagates in the radial direction, turning reactants to products. In this type of reactor, the laminar flame velocity can be obtained either from the analysis of the transient pressure variation, or from the optical analysis of the propagation of the spherical flame front. To obtain these measurements, two static pressure transducer for measuring the concentrations of air and fuel, a dynamic pressure transducer for obtaining the pressure transient response and a high-velocity camera together with a computer program for analyzing the flame front propagation are used. To visualize the flame the Z-type schlieren method was implemented. The schlieren method also identifies the emergence, propagation and amplification of flame front instabilities that ultimately lead to the transition from laminar to turbulent combustion. This work includes the instrumentation, development of hardware and software for management and data acquisition, measurement and analysis. Two software were developed in LabVIEW. The first, for the management of runs, obtaining the transient pressure and flame images. The second, for the treatment of images and during the flame propagation. Finally, the measurements for the combustion of methane and natural gas with air at initial pressure of 101,3 kPa and a temperature of 300 K are analyzed and compared with the values from the literature. Finally, recommendations on the use of the developed systems are made.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:50:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308101.pdf: 1014556 bytes, checksum: a4cb5b735606375edb18b38fa2b89948 (MD5) / Muitos são os processos industriais que utilizam as argilas esmectíticas, também denominadas bentonitas, como matéria-prima no desenvolvimento de produtos para diversas aplicações, devido às suas propriedades físico-químicas e tecnológicas bastante atraentes. Levando em consideração o grande número de micro-organismos patogênicos existentes e consequentemente as doenças por eles causadas, desenvolveu-se uma linha de pesquisa relacionada ao estudo cinético da adsorção de nitrato de zinco em bentonita, para o desenvolvimento de materiais com ações antimicrobianas. O presente trabalho estuda a cinética de incorporação de zinco à bentonita Coral de Moçambique, através da técnica de adsorção química. A concentração da solução de nitrato de zinco (Zn (NO3)2) foi otimizada com o auxílio da quantificação do metal adsorvido na argila através da técnica de espectrometria de absorção atômica com chama. Desta forma, foi possível otimizar os parâmetros cinéticos, como pH igual a 6,3 e temperatura de troca de 50ºC, envolvidos no processo de adsorção de zinco pela bentonita As características antimicrobianas da bentonita enriquecida com zinco foram verificadas através dos testes de concentração inibitória mínima, que resultou numa CIM de 1,5 e 1,7 g/l E. coli e S. aureus respectivamente, e disco difusão em ágar onde foi possível comprovar que a adição de zinco à mesma confere-lhe características para sua utilização como agente antimicrobiano. / There are many industrial processes using the smectite clays, bentonites also known as feedstock in the development of products for various applications because of its physico-chemical and technological characteristics very attractive. Considering the large number of pathogenic microorganisms and the existing diseases caused by them, the development of antimicrobial materials is a growing area of research. Therefore, this study deals with the adsorption kinetics of zinc nitrate onto bentonite. The kinetics of incorporation of zinc in a bentonite from Mozambican was studied by means of the chemical adsorption technique. The concentration of zinc nitrate solution (Zn(NO3)2) was optimized by the quantification of the metal adsorbed by the clay using atomic absorption spectrometry. Thus, it was possible to optimize the kinetic parameters such as pH of 6.3 and temperature of change of 50 ° C, involved in zinc adsorption by bentonite The antimicrobial characteristics of the bentonite enriched with zinc were verified through minimum inhibitory concentration tests, resulting in a CIM of 1.5 to 1.7 g / l E. coli and S. aureus respectively, and agar diffusion the addition of zinc gave the bentonite characteristics for its use as an antimicrobial agent.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220552.pdf: 1731062 bytes, checksum: efa43fdf084a17c6e5596da3a8b01326 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de um modelo matemático dinâmico capaz de representar uma situação fisiológica humana normal, que possa ser usado no estudo de situações fisiológicas especiais. Este modelo matemático considera o transporte da oxihemoglobina, do oxigênio e da glicose como metabólitos do processo de oxigenação e o fornecimento de energia para o tecido em resposta as alterações do fluxo sanguíneo cerebral e suas concentrações de alimentação. Os capilares são distribuídos em uma estrutura de forma homogênea, onde tem-se um capilar cilíndrico central rodeado por uma região de tecido cilíndrico. Para o capilar é considerado um perfil de difusão axial e radial com convecção para os metabólitos e a reação que ocorre entre a hemoglobina e o oxigênio. Para o tecido é considerado um perfil de difusão axial e radial sem convecção com reação metabólica de consumo de oxigênio e de glicose. A cinética de reação entre a oxihemoglobina e o oxigênio no capilar foi extraída do trabalho de Andreazza (2003) e a cinética de reação entre o oxigênio e a glicose no tecido é calculada através de um balanço estequiométrico do oxigênio com a glicose e do dióxido de carbono com a água. O modelo foi discretizado pelo método das linhas, aplicando-se a discretização espacial pelo método das diferenças finitas. Os termos convectivos são discretizados por diferenças finitas explícitas do tipo regressiva, centrais ou simétricas. A validação do modelo matemático é dada pela comparação com dados da literatura que mostram adequado o comportamento dinâmico dos perfis dos metabólitos. / This work aims to develop a dynamic mathematical model to represent a normal human physiological circumstances, that can be used in the study of special physiological situations. This mathematical model considers the transport of oxyhemoglobin, oxygen and glucose metabolites such as the process of oxygen and the energy supply to the tissue in response to modifications in cerebral blood flow and the feed concentrations. The capillaries are distributed in a homogeneous structure, that is, they have a cylindrical central capillary surrounded by a cylindrical region of tissue. For the capillary is considered an axial and radial diffusion profile with convection for the metabolites and the reaction that occurs between hemoglobin and oxygen. For the tissue is considered an axial and radial diffusion profile without convection reaction with metabolic consumption of oxygen and glucose. The kinetics of the reaction between oxyhemoglobin and oxygen in the capillary was obtained from the work of Andreazza (2003) and the kinetics of reaction between oxygen and glucose in tissue is calculated using a stoichiometric balance of oxygen and glucose and carbon dioxide with water. The model was discretized by the method of lines, applying the spatial discretization by the finite difference method. The convective terms are discretized by finite differences explicit type backward, central or symmetrical. The validation of the mathematical model is done by comparison with literature data that show the proper behavior of the dynamic profiles of metabolites.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:17:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325565.pdf: 2342743 bytes, checksum: fd2f8adfd91b82ac7d648d696781d05f (MD5) Previous issue date: 2013

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260686.pdf: 13556203 bytes, checksum: d8d3d3bcab521bb9ff7d11868e275353 (MD5) / Este trabalho analisa aspetos da cinética e do equilíbrio químico da combustão de hidrocarbonetos alifáticos saturados e insaturados, exemplificados por metano, acetileno, propano e butano, com ar. Foram analisados os estados de equilíbrio para os produtos de combustão adiabática a pressão constante em toda a faixa de inflamabilidade dos sistemas reagentes. Para a análise do equilíbrio químico foram empregados dois códigos computacionais amplamente reconhecidos na literatura, Stanjan e NASA-CEA. Ambos os códigos empregam o método do potencial do elemento para a determinação dos estados de mínima energia livre de Gibbs no sistema reagente, quantificando as composições das diferentes espécies químicas envolvidas nos processos. Na análise de cinética química, resolveu-se a combustão em reator perfeitamente misturado e em chama plana laminar com reagentes pré-misturados. Foram também empregados dois códigos reconhecidos na literatura, Cantera e ChemKin. Estes códigos empregam o método de Newton para a solução do sistema de equações algébricas obtidas da discretização em diferenças finitas das equações de transporte. Foram utilizados seis mecanismos cinéticos para as diferentes simulações (o mais completo contendo 1205 reações elementares entre 127 espécies químicas e 5 elementos químicos), permitindo fazer uma Análise comparativa dos resultados de cada um deles. Foram calculados os atrasos de ignição térmica em reator perfeitamente misturado (modelo zerodimensional) e a distribuição da concentração de espécies químicas na propagação em regime permanente de chamas planas laminares (modelo unidimensional). Como resultados principais obtiveram-se os comportamentos do período de indução para a ignição térmica e as evoluções das concentrações das diferentes espécies químicas numa configuração de chama laminar estacionária como função da razão estequiométrica na mistura. Estes resultados encontram aplicação imediata na análise de mecanismos de combustão de hidrocarbonetos. This work analyses the chemical equilibrium and kinetics of the combustion of saturated and unsaturated aliphatic hydrocarbons (methane, propane and butane) with air. The equilibrium states for the adiabatic and isobaric combustion products were analyzed for the entire range of flammability of the reagent systems. Two well-known computational codes were employed in the analyses of the chemical equilibrium, Stanjan and NASA-CEA. Both codes used to quantify the different chemical species present in the process are based on the method of element potentials, for determining the states of minimum Gibbs free-energy for the reagent systems. A perfectly stirred reactor and laminar flat flame configurations were used to analyze the chemical kinetics. Other two well-know computational codes were employed to the solution of the transport equations, Cantera and ChemKin. These codes are based on the Newton method for the solution of the system of algebraic equations obtained from the discretization in finite differences of the transport equations. A comparison of six kinetic mechanisms is presented (the most complete with 1205 elementary reaction among 127 chemical species and 5 chemical elements). The main results obtained are the behaviors of the induction period for the thermal ignition and the distribution of the concentration of the chemical species in a stationary laminar flame as a function of the stoichiometry of the premixed reagent mixture. These results find immediate application in the analysis of the hydrocarbon combustion mechanisms

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-19T21:45:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190315.pdf: 2213439 bytes, checksum: 67e46b3f9d350d360ae666971bf3aab4 (MD5) / Foi estudada a reação de redução do SO2 utilizando carvão ativado (Cat) de origem vegetal e grafite como redutores, sob condições de reator diferencial e controle cinético. A velocidade inicial da redução no estado estacionário seguiu uma lei de primeira ordem em relação ao carbono e primeira ordem em relação à SO2 com uma constante de velocidade de segunda ordem k2 = 4.84 x 10-3 atm-1.s-1 (corrigida a 900 oC). A entropia de ativação foi de -211 ±19 cal.mol-1.K-1 e a entalpia de ativação 22 ± 6 kcal.mol-1. A adição de nitrato ou sulfeto de sódio sobre carvão vegetal ativado aumentou a velocidade de desaparecimento do SO2 na ordem: Na2S/Cat > NaNO3/Cat > Cat. Os produtos primários da reação foram CO2 e enxofre na proporção 2:1. A 630 oC, CO e COS foram formados em quantidades desprezíveis, porém a distribuição de produtos depende da temperatura de reação e do controle cinético. Foi observada alta adsorção de SO2 no Cat que em seguida reagia com a matriz para formar intermediários estáveis superficiais [C(S)], que foram identificados por XPS como formas de enxofre não-oxidado (sulfeto ou dissulfeto) e enxofre oxidado (sulfóxido, sulfona, sultina (?)). A reação dos intermediários C(S) com CO2 produziu SO2 e a reação do C(S) com CO formou COS, que era decomposto sobre Cat formando CO. Estes resultados demonstraram a reversibilidade destas reações. A análise da razão entre os produtos sugere fortemente que CO e COS são produtos finais de reações consecutivas dos produtos primários. CO foi formado de CO2 por uma lenta reação de Boudouard que ocorria em condições de não-equilíbrio.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T00:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:29:42Z : No. of bitstreams: 1 170444.pdf: 3429548 bytes, checksum: a7566b72123f204b079eff7a033c3e6d (MD5) / Os efluentes têxteis têm sido tratados por processos que utilizam biomassa floculada, os quais produzem lodo em excesso e exigem grandes áreas para implantação das instalações de tratamento. A utilização de processos com biomassa fixa apresenta-se como uma alternativa viável, na busca de etapas que permitem alta concentração celular e alta taxa volumétrica de remoção da poluição. Entre esses, destacam-se os reatores de leito fluidizado trifásico, que têm como vantagem adicional o fato de permitirem o desenvolvimento de biofilmes extremamente finos e densos. A cinética de degradação desses efluentes pelos microrganismos do biofilme é complexa, os modelos que a descrevem são contraditórios. Neste trabalho procurou-se avaliar a aplicabilidade dos modelos de MONOD e de HALDAN-E no crescimento bactecteriano para biofilmes desenvolvidos em reator de leito fluidizado trifásico aeróbio, visando uma simplificação no estudo da cinética de degradação de efluentes têxteis. Os resultados mostram a existência de Nitratos como um possível substrato inibidor do processo, de forma que o modelo de HALDANE é o que descreve melhor a cinética de degradação do efluente no reator estudado.

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