Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28Bitstream added on 2014-06-13T20:26:51Z : No. of bitstreams: 1 tavares_ba_dr_bauru.pdf: 1248092 bytes, checksum: da6929f1575f2be1fe621cd06198cce0 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Dentre os compostos mais pesquisados atualmente encontram-se os eletrólitos sólidos com elevada condutividade iônica, pois estes apresentam potenciais aplicações em baterias de estado sólido, entretanto, na literatura, há poucos trabalhos que descrevam o processo de preparação e caracterização de pós com estrutura tipo perovskita para aplicações como catodos em baterias de lítio. Assim, este projeto teve como objetivo o desenvolvimento do processo de preparação do pó de La0.50Li0.50TiO3 pelo método de precursores poliméricos. O comportamento térmico do pó obtido a 350ºC foi avaliado através das técnicas de Análise Termogravimétrica (TGA) e Análise Térmica Diferencial (DTA); já a evolução térmica do pó obtido a 350 e 700ºC foi analisada por meio das técnicas espectroscópicas de Infravermelho (IR) e Raman. O processo de cristalização do pó foi realizado por Difração de Raios X (DRX), em conjunto com o Método de Rietveld que identificou uma fase pervskita altamente cristalina durante o processo de cristalização, no entanto, uma fase secundária, LiTi2O4, também foi detectada. A morfologia do pó foi observada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG), que revelou uma microestrutura de grãos esféricos e homogêneos. Quanto às medidas eletroquímicas, foram utilizadas as técnicas de Titulação Galvanostática Intermitente (GITT), Cronopotenciometria e Voltametria Cíclica que evidenciaram a presença de dois processos cinéticos diferentes / Among the most researched compounds currently are the solid electrolytes with high ionic conductivity, because of their potential applications in solid state batteries, however, in the literature there are few studies that describe the preparation and characterization of powders with perovskite structure for applications such as cathodes in lithium batteries. Thus this project aimed to develop the process of preparing the powder La 0.50Li0.50TiO3 by the polymeric precursor method. The thermal behavior of the power obtained at 350ºC was evaluated using the techniques of Thermogravimetric analysis (TGA) and Differential Thermal Analysis (DTA), whereas the thermal evolution of the power obtained at 350 and 700ºC was analyzed by spectroscopic techiniques IR and Raman. The crystallization process was analyzed by X-ray powder diffraction together with the Rietveld Method that identified a highly crystalline perovskite phase during the crystallization process; however, a secondary phase LiTi2O4 was also detected. The morphology of the powder was observed by field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM), which revealed a microstructure of spherical and homogeneous grains. As for the eletrochemical measurements, we have used the Galvanostatic Intermittent Intermittent Titration Technique (GITT), Chronopotenciometry and Cyclic Voltammetry demonstrating the presence of two different kinetic processes

O presente trabalho pode ser considerado como uma primeira tentativa de investigar e caracterizar um material polimético com "energia armazenada" e também de observar, através de técnicas de TMA e DSC, o "comportamento de memória" e as características de estado termodinâmico em não equilíbrio de um material com memória. A metodologia utilizada para viabilizar este trabalho foi primeiramente o estudo dimensional da deformação de pequenas amostras de polietileno (PE) e polipropileno (PP) seguida por estudo de múltiplos ciclos térmicos, utilizando TMA e DSC como técnicas de caracterização. Observou-se que a deformação não linear destes polímeros, por aplicação de forças de compressão, na região intermediária entre suas Tg e Tm respectivas, produz sistemas com energia armazenada. Foi possível observar, através deste procedimento, transições artificiais relacionadas à mudanças irreversíveis da capacidade térmica (Cp) pedo coeficiente de expansão térmica linear. O processo de recuperação termomecânica e a "memória termomecânica" dos sistemas sob estudo foram aspectos também abordados neste trabalho. Os resultados obtidos através das técnicas de DSC e TMA permitiram uma clara diferenciação entre o comportamento dos materiais com energia armazenada devido à deformação mecânica e materiais relaxados através de aquecimento até a fusão, seguida por resfriamento até a temperatura inicial. / This study can be considered as a first attempt to investigate and characterize a polymeric material with “stored energy”. The “memory behaviour” and the characteristics of the non-equilibrium thermodynamic state of materials with memory like polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are investigated using TMA an DSC techniques. The methodology used are the follows: first, the dimensional deformation study of small PP and PE probes produced through application of well defined forces and second, the study of the deformed probes through a series of consecutive cycles of the temperature scanning up to a maximum value and cooling it down the initial temperature using TMA and DSC techniques. It was found a nonlinear deformation of polymers like polyethylene and polypropylene, through application of pressure in the range between the glass transition and the melting temperature, produce systems with stored energy. Studies of the deformed probes by the above procedure showed artificial transitions related to irreversible changes of the thermal capacity (Cp) and the linear thermal expansion coefficient. The thermomechanical recuperation process and the “thermomechanical memory” of the materials under investigation have been observed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-16T09:45:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:01:43Z : No. of bitstreams: 1 101358.pdf: 1400229 bytes, checksum: c7abbeceda8c30e8653b847f4fb1ccd3 (MD5) / Estudo do comportamento dinâmico de um modelo de Ising antiferromagnético numa rede quadrada. A dinâmica é simulada através de um campo magnético externo oscilante ao sistema. A evolução temporal é descrita pela equação Mestra, e taxa de transição dos spins segue o processo de Glauber. Utilizando a aproximação de pares, determinamos o diagrama de fases dinâmico do sistema em função da competição entre a freqüência do campo e a freqüência de inversão dos spins. A magnetização, alternante e a função de correlação entre subredes foram determinadas para diversos valores de temperatura, da amplitude do campo e da razão entre as freqüências do campo e de inversão dos spins.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292560.pdf: 8869260 bytes, checksum: 119e3987b4e602d2a0ca1e47c42b6231 (MD5) / O objetivo deste trabalho é propor um modelo matemático e um sistema computacional, baseado no método dos elementos finitos, capaz de auxiliar a atividade de análise estrutural de componentes de plástico submetidos à falha dúctil. Basicamente, este sistema computacional será composto por um modelo elasto-viscoplástico acoplado ao dano, a fim de ser possível descrever a evolução das deformações inelásticas e os processos degradativos que conduzirão à falha e, assim, auxiliar no dimensionamento de componentes. O referido modelo foi desenvolvido sob as teorias propostas por Lemaitre [1], Fremond e Nedjar [2] e sob as abordagens da termodinâmica dos meios contínuos e do método do estado local, onde foram introduzidos os conceitos de potenciais termodinâmicos e de variáveis de estado. Ao se utilizar estas abordagens, assegura-se que os modelos produzirão resultados termodinamicamente consistentes. A fim de certificar o modelo proposto e validar o sistema numérico, realizou-se um ensaio uniaxial, em que o corpo de provas foi deformado até a sua fratura. Os dados obtidos do referido ensaio e de outros ensaios complementares foram utilizados na identificação das propriedades e constantes materiais, que definem o modelo proposto. Os procedimentos experimentais foram realizados no Departamento de Fibras e Tecnologia de Polímeros do Instituto Real de Tecnologia (KTH), em Estocolmo, Suécia. / The objective of this work is to propose a mathematical model and a numerical scheme, based on the finite element method, to be used to analyze mechanical components manufactured with plastic material, subjected to monotonic loading conditions that undergo a ductile failure. Basically, this numerical scheme will be composed by an elasto-viscoplastic model coupled with a non-local damage theory, in order to describe the evolution of the inelastic strains and the damaging processes of the material, which will consequently lead to the failure of the component. The cited model has been developed by means of the theories proposed by Lemaitre [1], Fremond and Nedjar [2], among others, and makes use of the method of local state variables and is derived within the scope of the consistent thermodynamics of the continuum medium. The main advantage of using these approaches is the confidence they give that the models can not produce thermodynamically unreasonable results. In order to attest the proposed model and to validate the numerical scheme, one considers an experimental uniaxial test, in which the specimen is deformed up to its ductile fracture. The data obtained from the given experimental uniaxial test and from other complementary experimental tests is then employed for the identification of the material properties and parameters, which define the proposed damage model. The experimental procedures have been performed at the Fibre and Polymer Technology Department of the Royal Institute of Technology (KTH), in Stockholm, Sweden.

O presente trabalho pode ser considerado como uma primeira tentativa de investigar e caracterizar um material polimético com "energia armazenada" e também de observar, através de técnicas de TMA e DSC, o "comportamento de memória" e as características de estado termodinâmico em não equilíbrio de um material com memória. A metodologia utilizada para viabilizar este trabalho foi primeiramente o estudo dimensional da deformação de pequenas amostras de polietileno (PE) e polipropileno (PP) seguida por estudo de múltiplos ciclos térmicos, utilizando TMA e DSC como técnicas de caracterização. Observou-se que a deformação não linear destes polímeros, por aplicação de forças de compressão, na região intermediária entre suas Tg e Tm respectivas, produz sistemas com energia armazenada. Foi possível observar, através deste procedimento, transições artificiais relacionadas à mudanças irreversíveis da capacidade térmica (Cp) pedo coeficiente de expansão térmica linear. O processo de recuperação termomecânica e a "memória termomecânica" dos sistemas sob estudo foram aspectos também abordados neste trabalho. Os resultados obtidos através das técnicas de DSC e TMA permitiram uma clara diferenciação entre o comportamento dos materiais com energia armazenada devido à deformação mecânica e materiais relaxados através de aquecimento até a fusão, seguida por resfriamento até a temperatura inicial. / This study can be considered as a first attempt to investigate and characterize a polymeric material with “stored energy”. The “memory behaviour” and the characteristics of the non-equilibrium thermodynamic state of materials with memory like polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are investigated using TMA an DSC techniques. The methodology used are the follows: first, the dimensional deformation study of small PP and PE probes produced through application of well defined forces and second, the study of the deformed probes through a series of consecutive cycles of the temperature scanning up to a maximum value and cooling it down the initial temperature using TMA and DSC techniques. It was found a nonlinear deformation of polymers like polyethylene and polypropylene, through application of pressure in the range between the glass transition and the melting temperature, produce systems with stored energy. Studies of the deformed probes by the above procedure showed artificial transitions related to irreversible changes of the thermal capacity (Cp) and the linear thermal expansion coefficient. The thermomechanical recuperation process and the “thermomechanical memory” of the materials under investigation have been observed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323178.pdf: 6198709 bytes, checksum: 480277a8d3df066ab5d4480a5e5021d1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta o estudo e a implementação de um modelo composicional para a simulação do escoamento isotérmico em reservatórios de petróleo com malhas não-estruturadas e utilizando o método dos volumes finitos baseado em elementos (EbFVM). O modelo utilizado consiste em uma formulação totalmente implícita com a solução simultânea das equações de conservação e das equações de equilíbrio químico pelo método de Newton-Raphson. O modelo considera reservatórios com propriedades heterogêneas e anisotrópicas, efeitos da pressão capilar e gravitacionais, entre outros fatores físicos relevantes. A formulação assume um número arbitrário de componentes, distribuídos nas fases óleo e gás, além do componente água presente apenas na fase água. Trata-se portanto de um modelo trifásico, mas com solução do equilíbrio químico apenas nas fases óleo e gás. No modelo, são feitos cálculos de flash e teste de estabilidade baseado na minimização da energia livre de Gibbs utilizando métodos de solução mais avançados e robustos, combinando o método de Newton-Raphson com o procedimento de substituições sucessivas. Para validação do modelo, os resultados são comparados com os de simuladores composicional e black oil comerciais apresentando boa concordância. A implementação do modelo e de todos os módulos numéricos utilizados no trabalho foi feita através de uma programação avançada em C++, permitindo a reutilização do código para solução de problemas termodinâmicos multicomponentes, que exigem a utilização de uma equação de estado cúbica. Para exemplificar esta característica do código, um procedimento para calcular propriedades do modelo black oil a partir de uma análise composicional também é apresentada. <br> / Abstract : This dissertation presents the study and implementation of a compositional model for the simulation of the isothermal flow in oil reservoirs with unstructured meshes using the element-based finite volume method (EbFVM). The model consists of a fully implicit formulation with a fully coupled solution of mass balance and chemical equilibrium equations using the Newton-Raphson method. The model considers reservoirs with heterogeneous and anisotropic properties, effects of capillary pressure and gravity, among other relevant physical factors. The formulation assumes an arbitrary number of components distributed in the oil and gas phases, and the component water is present only in the water phase. It is therefore a three-phase model but with the chemical equilibrium being solved only in oil and gas phases. In the model, flash calculations and the stability test based on the minimization of Gibbs free energy are solved using a more advanced and robust procedure, combining the Newton-Raphson method with a successive substitution procedure. To validate the model, comparisons are made with the results obtained with comercial compositional and black oil simulators and the results showed good agreement. The implementation of the model and all the numerical modules used in this work were done with advanced programming techniques in C++, allowing code reuse for solving multicomponent thermodynamic problems, which require the use of a cubic equation of state. To illustrate this feature of the code, a procedure for calculating black oil model properties from a compositional analysis is also presented.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matermáticas. Programa de Pós-graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-21T19:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208507.pdf: 684745 bytes, checksum: c7f0844d57b585c91f8953d0fc80c479 (MD5) / Análise de uma classe de sistemas estocásticos em situações fora do equilíbrio. O sistema em estudo está em contato com dois banhos térmicos em temperaturas diferentes. A característica principal desse tipo de sistema é a grande separação entre os tempos de relaxação das variáveis que o descrevem. O hamiltoniano do sistema é descrito por duas variáveis generalizadas, sendo uma a variável rápida e a outra a variável lenta. O hamiltoniano contém um termo de interação fraca entre os subsistemas descritos pelas variáveis lenta e rápida. Essa diferença entre os tempos de relaxação permite uma descrição termodinâmica generalizada para o estado estacionário do sistema quando há acoplamento fraco. Nesta situação, estabelece-se um fluxo de energia entre os banhos. Discute-se também a extração de trabalho extra quando os banhos interagem diretamente através de um acoplamento fraco e são modelados por conjuntos de osciladores ou gases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:13:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:34:53Z : No. of bitstreams: 1 182727.pdf: 3583180 bytes, checksum: df4772cf9476328c65f1fc159170cfa0 (MD5)

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-07. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:27:52Z : No. of bitstreams: 1 000852795.pdf: 576204 bytes, checksum: 28ede436e9367885bc3b672b1903caad (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A teoria de Hamilton-Jacobi geralmente é apresentada como uma extensão da teoria de Hamilton através das transformações canônicas. No entanto, o matemático Constantin Carathéodory mostrou que essa teoria, sua existência e validade, independem do formalismo hamiltoniano. Neste trabalho, apresentaremos a abordagem de Carathéodory para a teoria de Hamilton-Jacobi. Partindo desse procedimento, construiremos uma teoria de vínculos para que se possa resolver problemas com vínculos involutivos e não-involutivos. Para isso, analisaremos a integrabilidade das equações e introduziremos a operação dos parênteses generalizados que, no lugar do parênteses de Poisson, passará a descrever a dinâmica de sistemas vinculados. Mostraremos uma aplicação dessa teoria de vínculos no modelo BF da teoria de campos. Para finalizar, trataremos da Termodinâmica Axiomática de Carathéodory e também da teoria de Hamilton-Jacobi na Termodinâmica, o que é válido para ilustrar a grande abrangência desse formalismo / The Hamilton-Jacobi theory is usually presented as an extension of the Hamilton's theory through the canonical transformations. However, the mathematician Constantin Carathéodory showed this theory, its existence and validity, is independent of the Hamiltonian formalism. In this work, we present the Caratheodory's approach to the Hamilton-Jacobi theory. From this procedure, we build a theory of constraints which can solve problems with involutive and non-involutive constraints. For this, we analyze the integrability of the equations and introduce the operation of the generalized brackets that, instead of Poisson brackets, will describe the dynamics of constrained systems. We show an application of this theory in BF model of the field theory. Finally, we will discuss the Carathéodory's Axiomatic Thermodynamics and also show the Hamilton-Jacobi theory in Thermodynamics, which is valid to illustrate the wide coverage of this formalism / CNPq: 133488/2011-0

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-09-01. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:01Z : No. of bitstreams: 1 000855240.pdf: 3017456 bytes, checksum: f98d71e59e31894f8bb00ea66b528f69 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este estudo teve como objetivo caracterizar as propriedades da lama vermelha brasileira natural, tratada termicamente a 400ºC e tratada quimicamente por ácido clorídrico (HCI) e nitrato de cálcio (Ca(NO3)2), e avaliar a sua capacidade de adsorção de níquel (Nr2+) e zinco (Zn2+) em soluções aquosas. A influência da variação do pH no processo de adsorção foi analisada, encontrando-se o pH 7, dentre os valores estudados, como o ideal para a adsorção. Também foram realizados testes de adsorção com variação da concentração inicial de Nr2+ e Zn2+, em pH 5-5,5; a partir dos quais foram elaboradas isotermas de adsorção ajustadas pelos modelos de Freundlich e Langmuir. Como resultado, percebeu-se que a lama vermelha é um adsorvente efetivo de Nr2+ e Zn2+, sendo a lama ativada termicamente a que apresentou maior capacidade de adsorção para ambos os metais, tendo sido encontrados os valores de 1,86 mmol/g para o Nr2+ e 1,43 mmol/g para o Zn2+. Além disso, o tempo de equlíbrio de sete horas foi encontrado e a cinética da reação foi estudada por meio dos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich e difusão intrapartículas, em pH 5-5,5. Concluiu-se que a reação de adsorção seguiu o modelo sde pseudo-segunda ordem. Também foram realizados estudos de termodinâmica, em pH 5-5,5, indicando que a reação de adsorção é endotérmica e que os metais possuem afinidade com a lma vermelha. Sendo assim, pode-se concluir que a lama vermelha tem potencial para ser utilizada como um adsorvente de baixo custo de aquisição para o tratamento de efluentes contaminados por metais / This study aimed to characterize the properties of natural Brazilian red mud, heat treated red mud at 400ºC and chemically treated red mud by hydrochloric acid (HCI) and calcium nitrate (Ca(NO3)2), and evaluate its adsorption capacity for nickel (Nr2+) and zinc (Zn2+) in aqueous. Influence of pH variation in adsorption process was analyzed, finding pH 7, among studied values, as the ideal for adsorption. Also adsorption tests varying Nr2+ and Zn2+ initial concentrations were performed, at pH 5-5,5, and adsorption isotherms adjusted by Freundlich and Langmuir models were prepared. As a result, red mud was considered an effective Nr2+ and Zn2+ adsorbent. The thermally activated red mud showed the highest adsorption capacity for both metals, presenting maximum adsorption values of 1.86 mmol/g for Nr2+ and 1.43 mmol/g for Zn2+. Furthermore, the equilibration time of seven hours was found and pseudo -first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion models were used to study the kinetics, at pH 5-5,5. The results showed reaction of adsorption followed the pseudo-second order model. Also thermodynamic studies, at pH 5-5,5, were conducted, which indicated adsorption reaction is endothermic and the metals have affinity to red mud. Thus, it was concluded that red mud has potential to be used as an adsorbent of low acquisition cost for treatment of effluents contaminated by metals / FAPESP: 13/00994-6