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NOTAS DE AULA

FENÔMENOS DE TRANSPORTE PARA BIOENGENHARIA

Conceitos Básicos

Prof. Marcos Pinotti Barbosa Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG

Conceitos básicos importantes

Termodinâmica
É a ciência que trata do calor e do trabalho, além das propriedades das substâncias relacionadas a estas duas grandezas

Baseada na observação experimental

Leis da Termodinâmica

Sistema de Controle
Quantidade de matéria, de massa e identidade fixas, sobre a qual nossa atenção é dirigida para o estudo. Tudo externo ao sistema é chamado vizinhança ou exterior.

A separação é feita por meio de fronteiras fixas ou móveis

Calor e trabalho podem cruzar a fronteira do volume

Sistema isolado é aquele que não é influenciado pelo exterior (trabalho e calor não cruzam a fronteira do sistema)

Volume de Controle
Sistemas de controle nos quais pode existir, além do fluxo de energia e de trabalho, fluxo de massa.

Superfície de controle

Volume de controle

Superfície de controle

Superfície de controle

Superfície de controle

Define-se uma equação de balanço para cada grandeza envolvida:

Φ S − Φ E = ΔG
O fluxo da grandeza G na saída (ΦS) menos o fluxo da grandeza G na entrada (ΦE) é igual à variação da grandeza G no volume de controle

Modelagem de Sistemas e Volume de Controle
Deve-se utilizar uma abordagem micro ou macroscópica ? Para entender o desafio: Considere um sistema com 1 cm3 de um gás monoatômico na pressão e temperatura atmosféricas. Este volume contém aproximadamente 6 x 1018 átomos. Para descrever a posição de cada átomo necessitamos de três coordenadas (x,y,z). Para descrever a velocidade de cada átomo necessitamos das três componentes do vetor velocidade (u,v,w). Isto significa resolver um sistema com equações.

6 x 6 x 1018

Modelagem de Sistemas e Volume de Controle
Duas abordagens que reduzem o número de equações e de variáveis Abordagem Estatística. Baseada em