[pt] A evolução tecnológica e a necessidade de fontes de energia cada vez mais eficientes e compactas alavancam os estudos eletroquímicos, no intuito de desenvolver fontes primárias e secundárias mais duráveis e que suportem uma maior carga de operação. Dentre as fontes eletroquímicas temos as primárias (pilhas) e as secundárias (baterias). A diferença fundamental entre essas fontes é o fato das baterias suportarem um número definido de ciclos de carga-descarga, enquanto as pilhas sofrem um único ciclo de descarga após o qual devem ser descartadas. É importante notar que a fonte deve ser adequada à aplicação para qual foi desenvolvida. Assim, em alguns casos especiais, como sistemas de emergência, aparatos militares e aeroespaciais, são necessárias fontes que possuam longa vida de prateleira, alta confiabilidade e alta densidade de corrente. Nesse contexto, enquadram-se as pilhas térmicas que são fontes primárias, nãorecarregáveis e inertes à temperatura ambiente. No desenvolvimento das pilhas térmicas o sistema de última geração funciona com anodos de liga de Lítio, eletrólitos eutéticos de LiCl-KCl e catodos de FeS2. O objetivo deste trabalho foi estudar uma rota de síntese pirometalúrgica a partir da reação de ustulação sulfetante do Fe2O3 com enxofre vaporizado, para obtenção do FeS2 de alta pureza, utilizado como despolarizante nas pilhas. As variáveis de estudo foram a temperatura e o tempo de reação, além da temperatura de volatilização do enxofre e, para avaliação dos resultados foram realizadas caracterizações dos produtos em MEV e DRX, com auxílio do método quantitativo de Rietveld. Os resultados obtidos mostraram uma conversão próxima de 90 % e uma alta dispersão de tamanho de partículas devido à agregação das mesmas. Todavia, a desagregação manual pode resultar em partículas menores adequadas à fabricação do catodo. / [en] The continuous evolution of new technologies and the requirement for more efficient and compact power sources, justify many electrochemical researches in order to develop new types of primary and secondary power sources achieving longer operational lives and more density of energy. The primary power sources are not capable of running on charges-discharges cycles and because of this have to be discarded after the ending of electrochemical reactions (end of operational life). On the other hand the secondary sources are capable of doing charges cycles and therefore have a longer life. It is very important to realize that each kind of power source should be proper to specific applications. Though, in some cases, like emergency systems, military equipments and air and space features, it is necessary to have long shelf life sources, high reliability and high density of energy. For these special applications some sources called thermal batteries fit very well and these are primary electrochemical sources, non-rechargeable and inert at the room temperature. On the development of thermal batteries there was consolidated the technology that uses lithium-alloy anodes, eutectic salt electrolytes based on LiCl-KCl and FeS2 cathodes. The main goal of this work is to study a pyrometallugical route for the synthesis of high purity FeS2 by the reaction of vaporized sulfur and Fe2O3, for further constructions of thermal batteries prototypes. The variables of the study are temperature and time of reaction, besides the volatilizing temperature of sulfur. The analysis was done by MEV and XRD within the Rietveld method. The results showed almost 90% but a high dispersion of particles sizes. It is expected to obtain less dispersion of sizes by disaggregation methods.

Resumo: Neste trabalho foi analisado o efeito de adições de 4, 6, 8 e 10% de Ag (m/m) na cinética não-isotérmica da reação eutetóide em ligas de Cu-Al contendo 9, 10 e 11%Al (m/m), utilizando-se calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX). Foram considerados dois caminhos reacionais distintos, um partindo das ligas inicialmente submetidas a recozimento e outro das ligas inicialmente submetidas a têmpera. Os resultados indicaram que os valores da energia de ativação (Ea) obtidos para a reação eutetóide reversa pelos métodos de Kissinger e de Ozawa foram bastante semelhantes. Para as ligas submetidas a têmpera, os valores de Ea obtidos foram maiores do que para as ligas inicialmente recozidas. Esse aumento no valor da energia de ativação deve estar relacionado com o caminho de reação de formação da fase β a partir da fase complexa (α+g1). Para as amostras submetidas a recozimento prolongado o caminho reacional segue uma seqüência de transformações mais simples (a+a2) ® (a+g1) ® b e para as amostras submetidas a têmpera o caminho reacional é mais complexo, b' (ou b'1) ® b1 ® (a+g1) ® b. As adições de Ag, em ligas do sistema Cu-Al, interferem nos valores da energia de ativação da reação eutetóide reversa. As alterações dos valores de energia de ativação podem também ser atribuídas às mudanças do comportamento do soluto da reação e da solubilidade da prata devido ao aumento do teor de alumínio na composição das ligas. A análise da variação da energia de ativação Ey com a fração transformada (y) na reação (a+g1) ® b, foi feita aplicando-se o método isoconversional ("model-free"). Os resultados mostraram que os valores... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, the effect of additions of 4, 6, 8 and 10wt.% Ag on the nonisothermal kinetics of the eutectoid reaction in alloys of the Cu-Al system containing 9, 10 and 11wt.%Al, was studied using differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD) and considering two different reaction paths, one starting from annealed and other from quenched alloys. The results indicated that the activation energy values obtained for the reverse eutectoid reaction using the Kissinger and Ozawa methods were very similar. The values obtained for the quenched alloys were higher than those obtained for the annealed alloys. This increase in the activation energy values must be related to the reaction path for the β phase formation from the (a+g1) complex phase. The reaction paths for the β phase formation could be as follows: (a+a2)®(a+g1)®b for annealed alloys and b'(or b'1)®b1®(a+g1)®b for quenched alloys. The results indicated that Ag additions to Cu-Al alloys interfere on the reverse eutectoid reaction. The changes in the activation energy were attributed to changes in the reaction solute and in Ag solubility due to the increase in Al concentration. The isoconversional method was used to obtain a variation of the activation energy Ey with y, the conversion factor, for the (a+g1)®b reverse eutectoid reaction. The results showed that the activation energy for the reaction changes with Al concentration and strongly depends on the reaction path. The conversion dependence of the activation energy indicates a complex process comprising consecutive... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Antonio Tallarico Vicente Adorno / Banca: Dimas Roberto Vollet / Banca: Tomaz Toshimi Ishikawa / Banca: Salvador Claro Neto / Banca: Dilermando Nagle Travessa / Doutor

Este trabalho tem como objetivo principal fazer uma revisão da teoria de turbulência fraca em plasmas e caracterizar o efeito dos diferentes termos associados aos efeitos eletrostáticos e eletromagnéticos sobre a evolução temporal das intensidades das ondas e da função distribuição das partículas que compõem o plasma. Para tanto, será apresentada uma revisão da teoria cinética de plasmas, desde seus aspectos fundamentais. A seguir será discutido o sistema de equações Vlasov-Maxwell na abordagem quase-linear, enfatizando quais as principais características da teoria. Depois, será feita uma revisão de uma formulação relativamente recente, apresentando as bases para a teoria de turbulência fraca, mencionando termo a termo as principais características. Primeiramente será apresentado com detalhe o caso eletrostático, apresentando as equações cinéticas para as ondas tanto para os modos lineares, quanto para os modos não lineares de excitação. A seguir, a generalização da teoria, incluindo os efeitos das ondas eletromagnéticas nas equações cinéticas das ondas e das partículas. Por fim serão apresentados alguns resultados obtidos de uma análise numérica do sistema de equações acopladas que leva em conta tanto ondas eletrostáticas quanto eletromagnéticas, com o objetivo de caracterizar, para os tempos iniciais da evolução, os efeitos associados a cada um dos termos que contribuem para a equação de evolução temporal das ondas eletromagnéticas. A ênfase será dada a esses termos, uma vez que os efeitos associados à evolução das ondas eletrostáticas já têm sido bastante investigados na literatura recente. Para o futuro imediato, a intenção é continuar desenvolvendo o código numérico, visando aplicação a situações em que ocorrem plasmas não térmicos, como é o caso da interação feixe-plasma. A ideia é utilizar o programa bidimensional para a turbulência fraca para investigar a geração de ondas transversas por efeitos não lineares associados com a instabilidade feixe-plasma, para diferentes valores dos parâmetros que caracterizam o plasma de fundo e os feixes de partículas. / This work has as main objective to review the theory of weak turbulence in plasmas and characterize the effect of various terms associated with electrostatic and electromagnetic effects on the time evolution of the wave intensities and of the distribution function of particles composing the plasma. With this objective, a review of plasmas kinetic theory will be presented, starting from fundamental aspects. The sequence will discuss the system of Vlasov-Maxwell equations in quasilinear approach, with emphasis on the main features of theory. Then, a review will be made of a relatively recent formulation, presenting the foundations for the theory of weak turbulence, describing the main characteristics of each term. First will be presented in detail the kinetic equations for the electrostatic case, including mechanisms of excitation of waves in linear modes as well as waves in nonlinear modes. Following, there is a generalization of the theory, including the effects of electromagnetic waves in the kinetic equations of waves and particles. Finally, some results of a numerical analysis of the system of coupled equations including both electrostatic and electromagnetic waves will be presented, with the objective of characterization of the effects associated to each of the terms contributing to the time evolution of electromagnetic waves, for the initial stages of time evolution. Emphasis will be given to such terms, since the effects associated with the evolution of electrostatic waves have been quite investigated in recent literature. For the immediate future, the intention is to continue developing the numerical code, aiming at application to situations where non thermal plasmas occur, as is the case of the beam-plasma interaction. The idea is to use the two dimensional program for weak turbulence to investigate the generation of transverse waves by non-linear effects associated with the beam-plasma instability, for different values of the parameters that characterize the background plasma and the particle beams.

Neste trabalho, um problema de transferência de calor da dinâmica de gases rarefeitos, causado pela diferença de temperaturas nas superfícies de um canal, é abordado. O problema é formulado através dos modelos cinéticos BGK, S e Gross-Jackson da equação linearizada de Boltzmann e resolvido, de forma unificada, pelo método analítico de ordenadas discretas (método ADO). Resultados numéricos para as perturbações de densidade e temperatura e também para o fluxo de calor são apresentados e comparados, mostrando que não se pode dizer que algum dos três modelos seja uma melhor aproximação da solução aos resultados da equação linearizada de Boltzmann. / In this work, a heat transfer problem in the rarefied gas dynamics field, in a plane channel, is studied. In particular, the flow is induced by different temperatures at the wall surfaces. The formulation of the problem is based in an ”unified” kinetic equation which includes the BGK model, the S-model and the Gross-Jackson model of the linearized Boltzmann equation. An analytical version of the discrete-ordinates method (the ADO method) is used to develop the solution and to evaluate the density, temperature and heat-flow profiles. Numerical results are presented and used to establish comparisons with the linearized Boltzmann equation results. It is shown that, for an analysis based in all cases, it is not possible to say that one of the models is a better approximation of the solution of the linearized Boltzmann equation.

Neste trabalho, uma versão analítica do método de ordenadas discretas (ADO) é utilizada no desenvolvimento de soluções para uma ampla classe de problemas de gases rarefeitos em semi-espa»co e canal plano. A modelagem dos problemas baseada em modelos cinéticos derivados da equação linearizada de Boltzmann, tais como os modelos BGK, o S, o Gross-Jackson e o MRS. Em particular, resultados para o modelo MRS são originais. A solução ADO se mostrou eficiente e precisa e uma série de resultados são apresentados no sentido de estabelecer uma comparação entre os modelos propriamente ditos e resultados obtidos a partir da ELB. Além disso, uma análise da influência de alguns parâmetros é apresentada, para todos os problemas. / In this work, an analytical version of the discrete-ordinates method (the ADO method) is used to develop solutions for a wide class of rare¯ed gas problems in half- space and plane channel. The modelling of the problems is based on kinetic models of the linearized Boltzmann equation, such that the BGK, the S, the Gross-Jackson and the MRS models. In particular, results for the MRS model are originals. The ADO solution was founded to be e±cient and accurate and a series of results are presented in order to establish a comparison between the kinetic models themselves and results provided by the ELB. In addition, an analysis of the in°uence of some parameters was presented, for all problems.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T07:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Orientador: Aguinaldo Robinson de Souza / Banca: Ourides Santim Filho / Banca: Marcelo Carbone Carneiro / Resumo: Este trabalho procurou identificar como estudantes do Ensino Médio se apropriam de conceitos e elaboram determinados modelos inseridos em Cinética Química, especificamente o modelo cinético de colisão de partículas numa reação (Teoria das Colisões). Esta análise e as reflexõe que a seguiram foram baseadas principalmente nos estudos realizados por Piaget (1975, 1975b, 1977), Piaget & Inhelder (1975, 1977), Jun (2000) e Fischbein (1975). Utilizamos como documentos as transcrições das entrevistas (pré e pós-testes) realizadas individualmente com cada aluno. Inicialmente os estudantes foram entrevistados (pré-testes) com o intuito de identificar a familiaridade com a noção de evento probabilístico ou aleatório. Numa segunda etapa (pós-testes) esse conhecimento (ou a ausência parcial/total dele) foi posto à prova numa tentativa de estabelecer relações com um conteúdo específico da Química (Teoria das Colisões). Os resultados obtidos apontam para grandes discrepâncias entre o modelo cinético de colisões elaborado pelos estudantes e o cientificamente aceito. / Abstract: The purpose of this work is to contribute for Science teaching making analysis and reflections on the way high school students appropriate the concepts and models related to Chemical Kinetics, mainly particles collisions' kinetics model in chemical reaction (Collision Theory Model). This investigation was based on Piaget and Inhelder' studies (1975), and also on Piaget (1975, 1977), Jun (2000), and Fischbein (1975) works, which have studied the connection between the young students and the probabilistic thinking. The analysis of the document evidences had the aim to evaluate if the students would be able to achieve generalization and develop concepts about Probability Theory. In the second part these concepts or its partial/total lacks were linked with chemical kinetics in attempt to establish relationships between correct explanation of collision kinetic model and the students' failure models. The obtained result points to great misconceptions related to the correct and scientific model and the student's. / Mestre

[pt] O presente trabalho apresenta uma análise da influência da temperatura, composição gasosa, vazão e pressão sobre a cinética da redução de dois tipos de pelotas de minério de ferro para redução direta, de baixo conteúdo de sílica, na faixa de temperatura de 500 a 900°C. Os valores adotados para cada parâmetro operacional procuraram reproduzir as condições reais da zona de redução de um processo industrial de redução direta, utilizando o forno de cuba, onde existe um perfil térmico longitudinal, além de gradientes de pressão e potencial redutor. A metodologia experimental envolveu um modelo estatístico fatorial de múltiplos níveis, ou seja, 3 níveis para a temperatura e 2 níveis para o poder redutor, a pressão e a vazão, com o intuito de avaliar os efeitos destas variáveis no processo de redução. A partir dos dados experimentais foi proposto um modelo semiempírico baseado no princípio da superposição e reação exponencial, que mostrou uma correlação de 99,2% para a pelota A e 98,5% para a pelota B. O coeficiente de saturação da redução (B), o parâmetro da escala temporal (t) e o tempo correspondente ao grau de reação global máximo (tG.R.máx), obtidos pelo modelo, foram plotados em função da temperatura, todos apresentando um erro global inferior a 10%. Mediante este formalismo se pode também prever que, na faixa de 500°C até 900°C, o coeficiente B e t se mostraram dependentes da temperatura e do potencial redutor da mistura gasosa. Verificou-se ainda a dependência de tG.R.máx com a pressão total. O estudo em questão é parte de um programa de doutorado em andamento e que envolve a PUC-RJ e a Samarco Mineração S/A. / [en] An analysis of the influence of the temperature, flow, pressure and gas composition on the kinetic of reduction for two types of lo w silica hematite pellets for direct reduction, over the temperature range 500°C to 900°C is presented. The values adopted for each variable tried to reproduce the real parameters of the reduction zone of the shaft furnaces where exists gradients of reducing potential, gradients of pressure and longitudinal thermal profile. The experimental methodology involved a factorial statistical model of multiple level, i.e. 3 levels for the temperature and 2 levels for the reducing potential, pressure and flow, with the aim to evaluate the effects of the variables on the reduction process. One semi-empiric model was developed from the experimental data. It was based on the superposition principle and exponential reaction. The model showed a correlation of 99.2% for the pellet A and 98.5% for the pellet B. The reduction saturation coefficient (B), time scale factor (t) and the time of the maximum reaction grade (tG.R.máx), all obtained through the model, were plotted versus temperature and they had presented an inferior global error to 10%. The coefficient B and t had depended of the temperature and reducing potential and allowed the prediction of its behavior over the temperature range 500°C to 900°C. Also, the analysis showed the tG.R.máx is dependent of total pressure. The investigation in question is part of a doctorate in progress at Catholic University in Rio de Janeiro/Brazil, counting on professionals from the academic area and experts from the iron ore agglomeration industry.

As equações da cinétiica pontual de um reator nuclear térmico são integradas numericamente, utilizando um método matricial de continuação analitica. Essas equações são essencialmente não-negativas e possuem um autovalor dominante vinculado à reatividade do sistema. Também, descrevem-se os métodos de Hansen e Porsching.

Neste trabalho fizemos uma revisão da teoria cinética de plasmas e obtivemos as equações cinéticas para um plasma empoeirado magnetizado com carga variável das partículas de poeira. Além das correntes de carregamento por absorção de partículas do plasma, incluímos a corrente de emissão de fotoelétrons a corrente total, e consideramos que o plasma é povoado por poeira com partículas com diferentes tamanhos. / In this work we have made a review of the plasmas kinetic theory and obtained the kinetic equations for a magnetized dusty plasma with variable charges of the dust particles. In addition to currents due to absorption of plasma particles, we have included in the total current the photoelectrons emission current and considered that the dusty plasma is populated by dust with particles with di erent sizes.