Objetivos e Competências
Aprendizagem de conceitos fundamentais nas áreas de transferência de calor e de transferência de massa, e aplicação destes conceitos. É dada especial atenção aos assuntos que são necessários noutras disciplinas, nomeadamente em disciplinas de operações unitárias.
Compreender os mecanismos de transferência de calor e de massa. Determinar experimentalmente e estimar parâmetros intrínsecos (condutividade térmica, difusividade térmica e mássica) e extrínsecos (coeficiente de transferência de calor).
Cálculo de temperaturas e concentrações, envolvendo os vários mecanismos, em situações de aplicação prática em Bioengenharia. Resolução de problemas de transferência de calor em estado estacionário e não-estacionário sem resistência interna à transferência de calor, e problemas de transferência de massa em estado estacionário e pseudoestacionário.
Metodologias de ensino
A disciplina está estruturada em aulas teóricas, teórico-práticas e práticas de laboratório.
Nas aulas teóricas é apresentada a teoria e nas aulas teórico-práticas é esboçada e explicada a metodologia de resolução de alguns problemas de cálculo típicos da matéria. Nas aulas teórico-práticas os alunos resolvem problemas de cálculo, com o objectivo de consolidar e aplicar os conhecimentos.
Nas aulas práticas de laboratório os alunos executam 2 trabalhos. Nestas aulas os alunos têm oportunidade de observar e quantificar fenómenos explicados na teoria e analisar resultados experimentais.
Conteúdos programáticos
- Transferência de calor
- Conceitos básicos. Mecanismos de transferência.
- 1ª lei de Fourier.
- Lei de Newton. Resistência equivalente.
- Aplicação do conceito de resistência à transferência de calor na resolução de problemas em estado estacionário – geometrias unidirecionais. Resistências em série e em paralelo. Raio crítico de um isolamento.
- Equação de Stefan-Boltzmann. Corpos negros. Emissividade e absortividade.
- Equação diferencial para transferência de calor por condução unidirecional. Condições fronteira. Soluções em estado estacionário e com geração de calor.
- Estado transiente. Aquecimento/Arrefecimento Newtoniano.
- Transferência de massa
- Conceitos básicos. 1ª lei de Fick. Aplicações para difusão em geometrias unidirecionais. Condições fronteira: lei de Henry, lei de Raoult. Conceito de coeficiente de partição.
- Difusão em estado estacionário e pseudoestacionário.
- Difusão molecular em gases – contradifusão equimolecular. Difusão e convecção em gases.
