Química Física

Código:

L.EMAT017

Sigla:

QF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2024/2025 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Ambiente e Bioengenharia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EMAT	64	Plano Oficial do ano letivo 2021	2	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A Química Física apresenta-se indiscutivelmente, nos dias de hoje, como um dos tópicos de capital importância a ser lecionado num curso deste ramo da Engenharia. O domínio da sua aplicação estende-se da Metalurgia Extrativa à Metalurgia Física.

É objetivo da unidade curricular garantir que os estudantes adquiram conhecimentos sobre:

1) os princípios básicos da Termodinâmica;

2) a aplicação da Termodinâmica na elaboração e processamento de metais;

3) os processos industriais utilizados na elaboração e recuperação de metais pelas vias piromelalúrgica e hidrometalúrgica.

Resultados de aprendizagem e competências

Transversais

- Organizar, interpretar, avaliar e criticar dados e resultados;

- Compreender a informação transmitida em apresentações orais e textos escritos;

- Comunicar informação e conhecimentos de cariz científico de uma forma correta e clara;

- Aprender a aprender;

- Construir uma atitude positiva face à Ciência;

- Capacidade de trabalhar em equipa.

Específicas

- Utilizar as relações entre conceitos e aplicá-los à resolução de problemas muito específicos;

- Estruturar relações entre conceitos de Química Física.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

São pré-requisitos da unidade curricular conhecimentos de Química I e II, e Engenharia de Materiais I.

Programa

Introdução à Termodinâmica

- Sistema e sua vizinhança;

- Função de estado;

- Capacidade calorífica;

- 1ª lei da Termodinâmica;

- Entalpia;

- Termoquímica;

- Lei de Hess;

- Lei de Kirchhoff.

Entropia, Energia livre e Equilíbrio químico

- 2ª e 3ª leis da Termodinâmica;

- Entropia;

- Energia livre de Gibbs;

- Equação de Gibbs-Helmholtz;

- Isotérmica de van't Hoff;

- Isócora de van't Hoff;

- Equação de Clausius-Clapeyron.

Soluções

- Atividades;

- Lei de Raoult;

- Lei de Henry;

- Coeficientes de interação;

- Energia livre de mistura;

- Soluções regulares;

- Equação de Gibbs-Duhem;

- Potencial químico.

Produção e recuperação de metais

Processos pirometalúrgicos

- Matérias-primas;

- Tratamentos pré-metalúrgicos;

- A redução dos óxidos e o alto-forno;

- Forno elétrico a arco e a metalurgia da panela;

- Afinação por oxidação;

- Produção de metais não-ferrosos reativos.

Processos hidrometalúrgicos

- Diagrama global da hidrometalurgia e principais matérias-primas;

- Lixiviação: agentes metodologias; aspetos termodinâmicos e cinéticos;

- Concentração e purificação de soluções: extração por solventes, permuta iónica e carvão ativado;

- Extração de metais da solução: precipitação química e redutora, e eletrólise.

Bibliografia Obrigatória

Parker, R. H.; An Introduction to Chemical Metallurgy. ISBN: 0-08-012457-7
Kubaschewski, O.; Metallurgical Thermochemistry. ISBN: 0080221076
Fathi Habashi; Principles of Extractive Metallurgy. ISBN: 0-677-01770-7

Bibliografia Complementar

Pierre Desré, Fiqiri Hodaj; Thermodynamique des Matériaux, EDP Sciences, 2010. ISBN: 978-2-7598-0427-6
A. Goodwin, K. N. Marsh and W.A. Wakeham; Measurement of the Thermodynamic Properties of Single Phases, Elsevier, 2003
R. D. Weir, T. W. de Loos; Measurement of the Thermodynamic Properties of Multiple Phases, Elsevier, 2005
Gupta; Chemical metallurgy: principles and practice
Vignes; Extractive metallurgy

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Exposição utilizando a projeção de transparências, disponíveis na página web da UC, dos diferentes conceitos, acompanhada da apresentação de exemplos práticos e posterior discussão com o envolvimento dos estudantes.

Resolução de problemas, propostos em fichas de trabalho, de aplicação direta dos conhecimentos adquiridos.

Haverá igualmente lugar à realização de Seminários e/ou visitas a unidades industriais do setor cuja participação está contemplada na componente de avaliação.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de materiais
Ciências Físicas > Química > Química física

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	110,00
Frequência das aulas	52,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

De acordo com as regras da UPorto.

 

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final terá por base os resultados obtidos no teste de cada um dos módulos de acordo com a fórmula seguinte:

 CF = 3/4 T1 + 1/4 T2

 em que,

 CF - Classificação final;
 T1 - Classificação referente ao teste do primeiro módulo, que inclui toda a matéria exceto os processos hidrometalúrgicos de produção e recuperação de metais;
 T2 - Classificação referente ao teste do segundo módulo, que inclui os processos hidrometalúrgicos de produção e recuperação de metais.

A nota mínima de cada componente (teste) é de 8 valores (em 20).

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A avaliação de casos especiais compreende a realização de um exame escrito, sem consulta (exceção feita às tabelas de dados termodinâmicos e Tabela Periódica), com uma duração máxima de 2h.

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação pressupõe a inscrição na época de recurso.

Observações