Made available in DSpace on 2016-08-29T15:37:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8477_DISSERTAÇÃO LETICIA.pdf: 7202 bytes, checksum: 0eaa29cc040b1d62f4542fe106132285 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES / Nos processos para produção de aço em uma usina siderúrgica são produzidos gases que normalmente podem ser aproveitados como combustíveis pela própria planta. Os gases de alto forno, de coqueria, de aciaria e o alcatrão compõem frequentemente a mistura de combustíveis alimentados nas caldeiras de diversas usinas siderúrgicas. A combustão de diferentes misturas (mix) de combustíveis na caldeira pode gerar altos níveis de gases não oxidados, especialmente o CO. Altas concentrações destes gases acarretam problemas ambientais, o que não é desejado. Como tentativa de solução do problema, significativos níveis de excesso de ar são inseridos no sistema. Entretanto, o excesso de ar pode acarretar na redução da eficiência energética do processo e pode não solucionar o problema. Neste contexto, os objetivos deste trabalho são: (i) Testar diferentes composições para a alimentação de uma caldeira em operação em uma indústria siderurgia e calcular a composição da saída dos gases de exaustão; (ii) Investigar o efeito do aumento do excesso de ar na composição dos gases de exaustão e na eficiência energética do processo. Para isto é proposta a utilização da técnica de minimização da energia livre de Gibbs. Esta metodologia é frequentemente utilizada para se calcular a composição química de um sistema fechado em equilíbrio químico com uma ou mais fases. Portanto é possível afirmar que a energia livre de Gibbs é mínima quando o sistema atinge o estado de equilíbrio químico. Para a obtenção da composição química do sistema, um problema de otimização restrito deve ser resolvido. As variáveis a serem ajustadas representam a composição de equilíbrio do sistema. Assim, com o desenvolvimento deste estudo espera-se ser possível predizer quais a condições operacionais maximizam a eficiência energética do processo e minimizam a emissão de gases não oxidados. / The development of the steel industry has increased energy demand, exerting strong influence on the use of energy resources. The utilization energetic is extremely important because it enables the steel industry greatly reduce their costs. In the steelmaking process, they are produced four by-products with high capacity for energy generation. The produced by-products are directed to thermoelectric plants and used as fuel for the generation of electricity. In this work it proposed a modeling for the prediction of the equilibrium concentration of the chemical species present in the furnace of a steel boiler installed in a thermoelectric plant. The employed technique consists of the minimization of the Gibbs energy of the reaction medium present in the furnace of steel boiler equipment on the thermoelectric central plant. The optimization problem was proposed, by defining thus the objective function and restrictions to be resolved employing the commercial software Matlab® . The solution of the optimization problem resultant provides the description of composition output of the exhaust gases. This work it was possible to evaluate the impact of changes in air feed flow rate and operating temperature of the composition of the exhaust gases. The applied methodology is able to reproduce satisfactorily the information provided by industry and obtained in the literature, that describe the combustion of the byproducts on the steel industry by-products.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A TermodinÃmica como um ramo experimental e aplicado da CiÃncia pode se tornar uma importante ferramenta no processo de ensino e aprendizagem, visto que, atravÃs deste carÃter aplicado pode facilitar para o aluno a visualizaÃÃo dos conceitos estudados em sala de aula. Este trabalho se propÃs a analisar e avaliar a abordagem do conteÃdo âProcessos EspontÃneosâ nos livros didÃticos de QuÃmica, atualmente recomendados pelo MinistÃrio da EducaÃÃo atravÃs do Guia de Livros DidÃticos. Foi realizada uma anÃlise dos livros didÃticos atualmente recomendados pelo MinistÃrio da EducaÃÃo com o objetivo de compreender como o conteÃdo âProcessos EspontÃneosâ era abordado e se estava em adequaÃÃo com as orientaÃÃes contidas em documentos legais do MEC. AtravÃs de questionÃrios aplicados com questÃes objetivas e subjetivas apresentando fenÃmenos cotidianos foram analisadas as concepÃÃes de alunos do Ensino MÃdio regular e profissional sobre fenÃmenos espontÃneos, bem como de alunos recÃm-admitidos no curso de Licenciatura em QuÃmica das cidades de Fortaleza e Itapipoca. Seguindo as normas do Programa Nacional do Livro DidÃtico dos cinco livros atualmente recomendados, apenas um foi considerado adequado para os processos espontÃneos, pois este aborda entropia fazendo sua ligaÃÃo com a Segunda Lei da TermodinÃmica e atravÃs de exemplos cotidianos. Um diferencial em relaÃÃo aos outros livros analisados foi que este material, tambÃm aborda outra funÃÃo termodinÃmica que descreve os processos espontÃneos em condiÃÃes mais corriqueiramente encontradas em laboratÃrios, ou seja, em temperatura e pressÃo constante, que à a energia de Gibbs. Ficou evidenciado que os alunos, atravÃs do senso comum, conseguem com certa facilidade descrever um processo como espontÃneo ou nÃo. Entretanto, quando questionados sobre qual o fator que determinaria se um dado fenÃmeno ocorre espontaneamente (energia de Gibbs), sÃo evidenciados equÃvocos e confusÃes. Este fato pode estar associado à lacuna deixada atualmente pelos livros indicados e utilizados nas escolas investigadas neste trabalho. PropÃe-se ainda, atravÃs destes resultados, sugerir esse conteÃdo nos livros didÃticos e uma abordagem atravÃs da visualizaÃÃo e compreensÃo dos fenÃmenos cotidianos conforme orientaÃÃes do MEC. / Thermodynamics as an experimental branch of applied science and may become an important tool in the teaching and learning process, since, through this character can apply for the student to facilitate visualization of the concepts studied in class. This study aimed to analyze and evaluate the approach of content "Spontaneous Processes" in textbooks of Chemistry, currently recommended by the Ministry of Education through Textbooks Guide. An analysis of the textbooks currently recommended by the Ministry of Education with the goal of understanding how content "Spontaneous Processes" was held was approached and was in compliance with the guidelines contained in legal documents MEC. Through questionnaires with objective and subjective questions were presenting everyday phenomena analyzed the conceptions of students in regular and vocational high school on spontaneous phenomena, as well as newly admitted to the Bachelor's Degree in Chemistry from the cities of Fortaleza and Itapipoca students. Following the standards of the National Textbook Program of the five books currently recommended only one was deemed appropriate for the spontaneous processes, as this addresses entropy making their connection with the Second Law of Thermodynamics and through everyday examples. A differential with other books has been analyzed that this material also addresses another thermodynamic function that describes the spontaneous processes under conditions routinely found in most laboratories, i.e. constant temperature and pressure, which is the Gibbs energy. It was evident that students, through common sense, can quite easily describe a process as spontaneous or not. However, when asked which factor would determine whether a given phenomenon occurs spontaneously (Gibbs energy), misunderstandings and confusion are evident. This fact can be associated with the gap now left by the books indicated and used in schools investigated in this work. It is further proposed, using these results suggest that content in textbooks and an approach through the visualization and understanding of everyday phenomena as the MEC guidelines.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8102_1.pdf: 1043715 bytes, checksum: 81de9634592949f97044f8febeb58727 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / A injeção de dióxido de carbono (CO2) tem sido utilizada como método secundário para extração de petróleo, como, por exemplo, na exploração de campos maduros. O CO2 injetado solubiliza-se no óleo provocando diminuição da sua viscosidade, aumento do volume e redução da tensão interfacial na superfície de contato com a água, facilitando assim seu escoamento no meio poroso e a sua retirada de dentro do reservatório. A presença de água de formação ou injeção no reservatório aumenta significativamente a complexidade do sistema do ponto de vista do equilíbrio de fases. Para se efetuar essas predições complexas, especialmente com a presença da água, são necessários modelos e propriedades termodinâmicas de boa qualidade. Este trabalho tem por objetivo o estudo do equilíbrio de fases do sistema CO2/hidrocarboneto/água a altas pressões. São apresentados os resultados da modelagem do equilíbrio líquido-líquido-vapor a altas pressões de sistemas do tipo CO2/hidrocarboneto/água em diferentes pressões. Foi empregada a equação de estado de Peng-Robinson com as regras de mistura de Wong-Sandler e o modelo NRTL e UNIQUAC de energia livre de Gibbs de excesso. Os parâmetros do modelo foram ajustados aos dados de equilíbrio de fases para tolueno e hexadecano. Os dados experimentais puderam ser correlacionados satisfatoriamente, o que mostra a boa representatividade do modelo

[pt] No presente trabalho foram realizadas medidas de capacidade térmica à pressão constante do espinélio Al2MnO4 na faixa entre 2 e 873 K. No intervalo entre 2 e 300 K empregou-se um calorímetro de relaxação térmica. Os dados evidenciaram a presença de uma anomalia em torno de 33 K, cuja componente magnética pôde ser constatada mediante medidas de capacidade calorífica com campo magnético constante, bem como também medidas de magnetização específica como função da temperatura. A contribuição entrópica associada à mencionada anomalia foi considerada no cálculo da entropia molar a 298.15 K do óxido em questão (116.05 mais ou menos 5.2 J/mol.K), valor este consistente com valores da literatura para outros espinélios. Na faixa entre 323 e 873 K empregou-se um calorímetro diferencial de varredura. Os dados foram ajustados quantitativamente com o modelo de Berman e Brown, incluindo-se no ajuste o valor de capacidade térmica a 298.15 K, obtido via calorimetria de relaxação térmica. Empregando-se o valor de entropia molar determinado no presente trabalho, os parâmetros do modelo de Berman e Brown estimados com os dados em temperaturas elevadas, e uma estimativa disponível na literatura para a entalpia de formação do óxido Al2MnO4, construiu-se um modelo para a dependência térmica da energia de Gibbs do referido composto válido na faixa entre 298.15 e 2114 K. O modelo foi testado com sucesso no acesso termodinâmico das propriedades do sistema Al2O3-MnO. / [en] In the present work the constant pressure molar heat capacity of the spinel Al2MnO4 was measured between 2 K and 873 K. In the interval between 2 K and 300 K a relaxation calorimeter was employed. The data indicated the presence of a thermal anomaly around 33 K, whose magnetic component could be evidenced through measurements of the heat capacity with a constant applied magnetic field, and also through specific magnetization data as a function of temperature. The entropic contribution of the thermal anomaly was considered in the calculation of the molar entropy of the oxide at 298.15 K (116.05 more or less 5.2 J/mol.K), and the calculated value has proven to be consistent with values published earlier for other spinel compounds. In the interval between 323 and 873 K a differential scanning calorimeter was employed. The data were quantitatively modeled with the function proposed by Berman and Brown, including the heat capacity value obtained at 298.15 K accessed through the relaxation calorimeter route. By using the molar entropy at 298.15 K, the values of the parameter estimated for the Berman and Brown model with the heat capacity data at elevated temperatures, and an estimative for the heat of formation of the spinel Al2MnO4 extracted from the literature, it was possible to construct a model for the thermal dependence of the Gibbs energy of this compound valid between 298.15 K and 2114 K. The model was successfully tested in the thermodynamic assessment of the properties of the system Al2O3-MnO.