Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, sÃo analisados dois sistemas mesoscÃpicos bidimensionais sujeitos a um confinamento externo do tipo parabÃlico. Quanto ao primeiro analisam-se as propriedades estruturais e dinÃmicas de um sistema binÃrio de cargas, as quais interagem atravÃs de um potencial do tipo Coulombiano blindado. As energias do estado fundamental sÃo calculadas analiticamente e numericamente, e dependendo da densidade e da razÃo entre as duas cargas existentes, o sistema cristaliza-se em um certo nÃmero de cadeias. Como funÃÃo da densidade, as configuraÃÃes do estado fundamental e suas transiÃÃes estruturais sÃo analisadas, tanto atravÃs de cÃlculos analÃticos assim como por meio de simulaÃÃes com DinÃmica Molecular. Em geral, mostra-se que uma segregaÃÃo entre os diferentes tipos de partÃcula ocorre para valores crÃticos de densidade. As diferentes configuraÃÃes do sistema podem ser resumidas num rico diagrama de fase. TransiÃÃes de fase estruturais contÃnuas e descontÃnuas sÃo observadas. Observa-se que a ordem da transiÃÃo à determinada pela razÃo entre as cargas e densidade linear. O espectro dos modos normais foi cuidadosamente analisado para o caso no qual o sistema acomoda-se numa estrutura de 1 e 2 cadeias. Em relaÃÃo ao segundo trabalho, apresentam-se resultados preliminares das propriedades estruturais de um sistema com interaÃÃo competitiva, onde novamente variando-se a densidade do sistema, observa-se diversas estruturas na forma de linhas, aglomerados ou em camadas.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de sÃntese e caracterizaÃÃo de caulins modificados quimicamente, partindo de caulins naturais da regiÃo nordeste do Brasil. Os caulins foram modificados atravÃs de procedimentos de remoÃÃo da matÃria orgÃnica, obtenÃÃo de forma sÃdica, obtenÃÃo de forma amoniacal, obtenÃÃo da forma Ãcida e intercalaÃÃo com dimetilsulfÃxido. Para caracterizaÃÃo dos caulins obtidos apÃs toda a modificaÃÃo, foram realizadas tÃcnicas de difraÃÃo de raios â X (DRX), anÃlise quÃmica (absorÃÃo atÃmica), termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC) e espectroscopia na regiÃo do infravermelho (FT-IR). Os resultados obtidos atravÃs da anÃlise quÃmica e de difraÃÃo de raios â X confirmaram que a composiÃÃo dos caulins era basicamente caulinita e algumas impurezas, tais como, a Mica presente como argilomineral agregado no caulim cinza. AtravÃs dos resultados obtidos de capacidade de troca catiÃnica (CTC), foi possÃvel avaliar e adaptar as metodologias para a obtenÃÃo de melhores resultados. A avaliaÃÃo da estabilidade termodinÃmica do dimetilsulfÃxido intercalado nas estruturas dos caulins foi realizada atravÃs de termogravimetria, tendo como base o mÃtodo de Ozawa, onde a partir das curvas TG nas razÃes de aquecimento 2, 5, 7 e 10oC.min-1, obteve-se o grÃfico da razÃo de aquecimento pelo recÃproco da temperatura, depois realizou-se regressÃo linear, em seguida obteve-se o coeficiente angular(B), que quando substituÃdo na expressÃo: ?E = -18,2045.B, obtÃm-se a energia de ativaÃÃo, sendo esta um parÃmetro termodinÃmico fundamental na avaliaÃÃo da estabilidade. O dimetilsulfÃxido intercalado na estrutura do caulim branco demonstrou valores mais expressivos de energia de ativaÃÃo (Ea) em relaÃÃo ao intercalado no caulim cinza, denotando assim uma maior estabilidade termodinÃmica, podendo dessa forma ser considerado um melhor material de partida na obtenÃÃo de adsorventes de maior eficiÃncia. / The present work presents the development of a synthesis methodology and characterization of kaolins modified chemically, leaving of natural kaolins of the northeast area of Brazil. The kaolins were modified through procedures of removal organic matter, obtaining in a sodic way, obtaining of form amoniacal, obtaining in the acid way and collation with dimethylsulfoxide. For characterization of the kaolins obtained after all the modification, techniques of XâRay diffraction (DRX), chemical analysis (atomic absorption), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared absorption spectroscopy (FT-IR). The results obtained through the chemical analysis and of XâRay diffraction confirmed that the composition of the kaolins was basically kaolinite and some sludges, such as, present Mica as clay mineral joined in the gray kaolin. Through the obtained results of capacity of change cationic (CTC), it was possible to evaluate and to adapt the methodologies for the obtaining of better results. The evaluation of the thermodynamic stability of the dimethylsulfoxide inserted in the structures of the kaolins it was accomplished through thermogravimetry, tends as base the method of Ozawa, where starting from the curves TG in the reasons of heating 2, 5, 7 and 10oC.min-1, it was obtained the graph of the heating reason by the reciprocal of the temperature, later he/she took place lineal regression, soon after it was obtained the coefficient angular(B), that when substituted in the expression: ? E = -18,2045.B, it is obtained the activation energy, being this a fundamental thermodynamic parameter in the evaluation of the stability. The dimethilsulfoxide inserted in the structure of the white kaolin it demonstrated more expressive values of activation energy (Ea) in relation to the inserted in the gray kaolin, denoting like this a larger thermodynamic stability, being able to in that way a better departure material to be considered in the obtaining of adsorventes of larger efficiency.

Em motores de combustão interna, o entendimento do processo de combustão é de fundamental importância para o desenvolvimento de modelos de queima empregados em simuladores de ciclos termodinâmicos, sendo a curva de pressão medida na câmara uma das principais fontes de informações a respeito deste processo. Além disto, este entendimento fornece subsídios valiosos para o projeto e desenvolvimento de novas câmaras de combustão, de componentes e do próprio motor. O objetivo deste trabalho é, a partir da medição da pressão na câmara de combustão de motores de ignição por centelha, obter informações a respeito da evolução da combustão, tais como taxa de liberação de calor e fração de massa queimada em função da posição angular do virabrequim. Para tanto, supõe-se a câmara de combustão dividida em três zonas, a saber: a de gases não queimados, composta pela mistura fresca admitida pelo motor e uma fração de gases residuais; a de gases queimados resultantes da combustão e a de gases não queimados contidos em frestas. Uma frente de chama adiabática, com formato esférico e interagindo com as paredes da câmara é admitida como interface entre as zonas queimada e não queimada. São também considerados os efeitos da dissociação química dos produtos da combustão, de troca de calor com as paredes e os de vazamento de gases da câmara para o cárter (blow-by). O modelo construído a partir destas hipóteses foi traduzido em um código computacional e aplicado a curvas de pressão geradas por um simulador e obtidas experimentalmente em um motor específico. / Understanding the combustion process in IC engines is very important to develop combustion models used in thermodynamic cycle simulators, and the in-cylinder pressure history is the basic source of information about this process. Besides, this understanding provides valuable knowledge to design and develop new combustion chambers, components and the engine itself. The purpose of the present work is to obtain information about combustion development in SI engines from in-cylinder pressure measurements, in terms of variables such as heat release and mass fraction burned as a function of crank angle. The combustion chamber is divided into three zones, comprising burned gases, mixture of fresh charge and residual gases, and gases in crevices. A spherical and adiabatic flame front that interacts with the chamber walls is assumed to separate the burned and unburned zones. The proposed model considers chemical dissociation at high temperatures, heat transfer and blow-by as well. The model built from the assumptions above was implemented as a numerical code and applied to a specific engine, using both cylinder gas pressure data from a cycle simulator and experimentally obtained.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Relata o uso da cavitaÃÃo hidrodinÃmica como alternativa para a desinfecÃÃo de Ãgua para o abastecimento humano, ampliando a oferta de Ãgua que atenda aos padrÃes de potabilidade. No estado do CearÃ, tendo em vista as condiÃÃes de saneamento precÃrias, fontes de Ãgua utilizadas para abastecimento, sejam superficiais e ou subterrÃneas, tem apresentado um elevado Ãndice de contaminaÃÃo. A Ãgua que à fornecida a populaÃÃo deve estar isenta da presenÃa de microrganismos patogÃnicos. A desinfecÃÃo constitui-se na medida de tratamento que tem como principal meta a eliminaÃÃo dos microrganismos causadores de doenÃas, realizada por meio de agentes fÃsicos e/ou quÃmicos. O cloro tem se destacado como o desinfetante mais difundido, porÃm estudos recentemente publicados trazem a tona que, muitos desses quÃmicos, podem ser danosos aos usuÃrios de Ãguas tratadas e ao ambiente. E que alguns microrganismos causadores de doenÃas, sÃo mais resistente ao tradicional desinfetante cloro do que as bactÃrias do grupo coliformes. Com isso, existe a necessidade de se desenvolver processos de desinfecÃÃo adicionais que poderiam eliminar ou reduzir o uso dessas desinfecÃÃes quÃmicas. Por meio de um levantamento bibliogrÃfico da engenharia aplicada na concepÃÃo da tecnologia de cavitaÃÃo hidrodinÃmica, foram construÃdos protÃtipos para produÃÃo de Ãgua desinfetada atravÃs da cavitaÃÃo hidrodinÃmica; avaliando o potencial de geraÃÃo de cavitaÃÃo hidrodinÃmica atravÃs da eficiÃncia tÃrmica apresentada no protÃtipo; e o estudo da qualidade fÃsico-quÃmica e bacteriolÃgica das Ãguas utilizada no experimento. A final da prototipagem foi possÃvel inativaÃÃo total dos microrganismos observados, coliformes totais e coliformes fecais, presentes na Ãgua de alimentaÃÃo do reator que teve como vazÃo de alimentaÃÃo o valor de 60L/h e potÃncia motriz de 30KW. Apresentando-se como uma alternativa de desinfecÃÃo, caracterizada pela possibilidade de adoÃÃo em plantas de abastecimento de Ãgua individual ou em comunidades de pequeno porte, devido principalmente a nÃo geraÃÃo de subprodutos, mobilidade da vazÃo de operaÃÃo do sistema e o nÃo uso de quÃmicos. / It tells to the use of the cavitation hydrodynamics as alternative for the water disinfection for the human supplying, extending it offers of water that takes care of to the fresh standards. In the state of the CearÃ, in view of the precarious conditions of sanitation, used water sources for supplying, are superficial and or underground, it has presented one raised contamination index. The water that is supplied the population must be exempt of the presence of pathogenic. disinfection consists in the measure of treatment that has as main goal the elimination of the .causing of illnesses, carried through by means of physical and/or chemical agents. The chlorine if has detached as the spread out deodorant more, however studies recently published bring that, many of these chemistries, can be harmful to the users of treated waters and the environment. E that some .causing of illnesses, are more resistant to the traditional deodorant chlorine of what the coliform bacteria of the group. With this, the necessity exists of if to develop disinfection processes you add that they could eliminate or reduce the use of these chemical disinfections. By means of a bibliographical survey of the engineering applied in the conception of the cavitation technology hydrodynamics, they had been constructed to archetypes for water production disinfected through the cavitation hydrodynamics; evaluating the potential of cavitation generation hydrodynamics through the presented thermal efficiency in the archetype; e the study of the quality bacteriological physicist-chemistry and of waters used in the experiment. The end of the test unit was possible death of the observed microorganism, gifts in the water of feeding of the reactor that had as feeding outflow the value of 60L/h and power of 30KW. Presenting itself as an alternative of disinfection, characterized for the possibility of adoption in plants personal of water supply or in communities of small which had mainly transport, not the by-product generation, mobility of the outflow of operation of the system and not the use of chemistries.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O objetivo deste trabalho à estudar as propriedades estruturais e dinÃmicas de um sistema binÃrio clÃssico consistindo de partÃculas carregadas que estÃo confinadas em um canal bidimensional. Tal sistema à descrito na literatura como quasi-unidimensional, e esta relevÃncia apoia-se na possibilidade de aplicaÃÃes tecnolÃgicas, como tem sido mostrado recentemente na literatura cientÃfica, bem como no interesse e entendimento em propriedades da FÃsica da matÃria condensada. Apesar do carÃter teÃrico do presente estudo, diversos sistemas experimentais podem ser descritos pelo modelo aqui considerado. O resumo do conteÃdo deste trabalho à apresentado em cada capÃtulo. No capÃtulo 1, à dada uma visÃo geral do presente trabalho. O conceito da cristalizaÃÃo de Wigner à introduzido e sÃo dados exemplos de sistemas experimentais, que exibem uma fase ordenada sob circunstÃncias apropriadas. Discute-se a FÃsica dos plasmas complexos, das suspensÃes coloidais e aplicaÃÃes em sistemas biolÃgicos. Uma descriÃÃo do mÃtodo de simulaÃÃo à dada no capÃtulo 2. As transformaÃÃes de escalas sÃo introduzidas a fim de construir um modelo geral, isto Ã, nÃo dependente das caracterÃsticas particulares do sistema, mas somente das quantidades relevantes gerais. Apresenta-se a tÃcnica de simulaÃÃo por DinÃmica Molecular (DM), focalizando tambÃm a DinÃmica de Langevin. A competiÃÃo entre a interaÃÃo entre partÃcula, na forma de repulsÃo eletrostÃtica, e o confinamento externo, que à suposto parabÃlico e age somente em uma direÃÃo, gera uma estrutura de cadeias no sistema. Uma descriÃÃo do modelo, bem como a aproximaÃÃo harmÃnica utilizada para o cÃlculo dos modos normais e o cÃlculo da energia por partÃcula das vÃrias estruturas de cadeias sÃo dadas no capÃtulo 3. A configuraÃÃo do estado fundamental, as transiÃÃes estruturais de fase e modos normais para o sistema binÃrio de cadeias sÃo examinadas no capÃtulo 4. Para baixas densidades as partÃculas cristalizam-se em uma Ãnica cadeia; com o aumento da densidade uma transiÃÃo zig − zag ocorre e a Ãnica cadeia se parte em duas. Observa-se que esta transiÃÃo estrutural à caracterizada por uma quebra espontÃnea de simetria. Com o aumento da densidade, o sistema passa para quatro cadeias (caso 1) (partÃculas nÃo alinhadas na vertical), onde a transiÃÃo de duas para quatro cadeias (caso 1) ocorre com uma transiÃÃo zig − zag, em cada uma das cadeias, acompanhadas por um deslocamento ao longo da direÃÃo da cadeia. EntÃo com um aumento da densidade conduzirà a uma nova estrutura de quatro cadeias (caso 2) (partÃculas alinhadas na vertical). As propriedades dinÃmicas aqui consideradas resumem-se ao espectro de fÃnons, no qual o nÃmero de modos normais à igual ao dobro do nÃmero de partÃculas na cÃlula unitÃria. As conclusÃes e perspectivas sÃo apresentadas no capÃtulo 5. / The aim of this work is to study the structural and dynamical properties of a classical binary system of charged particles confined in a two dimensional channel. Such a system is described in the literature as quasi-unidimensional, and its relevance is supported by the possibility of technological applications, shown recently in the scientific literature, and also the interest and understanding of properties in condensed matter physics. Although the theoretical and numerical character of the present work, several experimental systems can be described by the present model. The summary of the contents of this work is presented in each chapter. In chapter 1, a general overview is given. The concept of Wigner crystallization is introduced, and examples of experimental systems, which exhibit such an ordered phase under proper conditions are given. We discuss the physics of complex plasmas, colloidal suspensions and applications in biological systems. A description of the simulation method is given in chapter 2. Scale transformations are introduced in order to construct a general model, i.e. no longer depending on particular features of the system, but only on relevant parameters of a general model. The Molecular Dynamics simulation technique (MD) is presented, focusing on the Langevin Dynamics. The competition between the inter-particle interaction, in the form of the electrostatic repulsion, and the external confinement, which is assumed to be parabolic and act only in one direction, generates a chain-like strutural pattern. A description of the model, the harmonic approach used in the analytical calculations of the normal modes spectrum, and the analytical calculation of the energy per particle of the different chain-configutations are given in chapter 3. The ground state configurations, the structural phase transitions and normal modes of the present chain-like binary system are presented in Chapter 4. In the low density regime particles crystallize in a single chain. When the density is increased a zig-zag transition occurs and the single chain splits into two chains. Such a transition is characterized by a spontaneous symmetry breaking. With the increase of the density the system changes to the four-chains configuration (case 1) (particles not aligned vertically), where the two -> four chains (case 1) transition occurs through a zig-zag transition accompanied by a shift along the chain direction. A further increase of the density will lead the system to a new ground state configuration with four chains (case 2) (particles aligned vertically). The dynamical properties are related to the phonon spectrum, in which the number of normal modes is two times the number particle in the unit cell. The conclusions and perspectives are presented in chapter 5.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Aromatic hydrocarbons are chemical compounds of great interest in the petrochemical industry. These are commonly derived from reformed naphtha, which are in multicomponent mixtures with aliphatic hydrocarbons. The separation of these components is realized, generally, the liquid-liquid extraction process. In this process, the sulfolane is the most widely used solvent. However, this has some disadvantages such as high cost. For this reason, many studies are developed by the academic community in order to propose alternative solvents to replace the exclusive use of sulfolane by compounds that are important features like good selectivity, easy recoverability and low costs. Given the above, this study main aims to determine liquid-liquid equilibrium data (LLE) to study the ability of solvents [diethylene glycol (DEG), triethylene glycol (TEG), glycerol and 2-hydroxyethyl amine format (2-HEAF)] in extracting aromatic mixtures with aliphatic. The physical properties also of great importance in the understanding of the behavior and interactions that occur in liquid mixtures. Thus, in this study were also studied the density and viscosity of solvent extractors aromatic. The experimental methodology for the determination of LLE data was initially validated by reproducing the literature, and the results showed good agreement between these data. After the method has been validated, solubility curves and tie-lines were constructed for systems containing decane + toluene + DEG (+ TEG, + glycerol, + 2-HEAF, + sulfolane) at T = (303.15 and 333.15) K. The composition data of tie-lines, obtained experimentally, were used to calculate the selectivity parameter and the distribution coefficient. With this data, it can be concluded that all the solvents studied have a good capacity for toluene extraction from mixtures with decane. However, the glycerol has presented as the most promising solvent for aromatics extraction. Finally, the experimental data were correlated through the thermodynamic activity coefficient models, NRTL and UNIQUAC. The results were considered satisfactory, noting that the NRTL was the model that presented minor deviations in compositions. Thus, best represented the LLE data for the systems studied. / Os hidrocarbonetos aromÃticos sÃo compostos quÃmicos de grande interesse na indÃstria petroquÃmica. Estes sÃo comumente originados da nafta reformada, onde encontram-se em misturas multicomponentes com hidrocarbonetos alifÃticos. A separaÃÃo destes componentes à realizada, em sua grande maioria, pelo processo de extraÃÃo lÃquido-lÃquido. Nesse processo, o sulfolano à o solvente mais utilizado. No entanto, este apresenta algumas desvantagens, tais como alto custo. Por esse motivo, inÃmeros estudos sÃo realizados pela comunidade acadÃmica a fim de propor solventes alternativos que substituam o uso exclusivo do sulfolano por compostos que tambÃm apresentem caracterÃsticas importantes, como boa seletividade, boa recuperabilidade e baixos custos. Diante do exposto, o presente trabalho tem como principal objetivo determinar dados de equilÃbrio lÃquido-lÃquido (ELL) para estudar a capacidade dos solventes [dietilenoglicol (DEG), trietilenoglicol (TEG), glicerina e 2-hidroxietilamina formato (2-HEAF)] em extrair aromÃticos das misturas com alifÃticos. As propriedades fÃsicas tambÃm assumem extrema importÃncia no conhecimento do comportamento e das interaÃÃes que ocorrem nas misturas de lÃquidos. Deste modo, neste trabalho foram estudados a densidade e a viscosidade de solventes extratores de aromÃticos. A metodologia experimental para obtenÃÃo dos dados de ELL foi inicialmente validada reproduzindo dados da literatura, e os resultados mostraram uma boa concordÃncia entre estes dados. ApÃs a metodologia ter sido validada foram construÃdas curvas de solubilidade e tie-lines para os sistemas contendo decano + tolueno + DEG (+ TEG, + glicerina, + 2-HEAF, + sulfolano) a T = (303,15 e 333,15) K. Os dados de composiÃÃo das tie-lines, obtidos experimentalmente, foram utilizados para calcular o parÃmetro de seletividade e o coeficiente de distribuiÃÃo. De posse desses dados, pode-se concluir que todos os solventes estudados apresentam boa capacidade para extraÃÃo de tolueno a partir de misturas com decano. No entanto, a glicerina destacou-se como o solvente mais promissor para a extraÃÃo de aromÃticos apresentando os maiores valores para seletividade. Finalmente, os dados experimentais foram correlacionados atravÃs dos modelos termodinÃmicos de coeficiente de atividade, NRTL e UNIQUAC. Os resultados foram considerados satisfatÃrios, observando-se que o NRTL foi o modelo que apresentou os menores desvios na composiÃÃo. Dessa forma, representou melhor os dados de ELL para os sistemas estudados.