Química Ambiental

Código:

EMG0011

Sigla:

QA

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia de Minas
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Minas e Geo-Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
LCEEMG	14	Plano de estudos oficial a partir de 2008/09	2	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Estudar as propriedades físicas e químicas da água e os equilíbrios químicos nos sistemas aquosos naturais. Apresentar os principais parâmetros físico-químicos e biológicos de avaliação da qualidade de uma água e os principais processos de tratamento de uma água contaminada. Introduzir conceitos de termodinâmica clássica e sua aplicação prática, em particular na área da engenharia ambiental.

Resultados de aprendizagem e competências

Usar os conhecimentos adquiridos para Identificar e caracterizar amostras de água no contexto de contaminação ambiental.
Compreender os principais conceitos teóricos, leis e equações da Termodinâmica;
Inter-relacionar os conceitos e aplicá-los diretamente na resolução de problemas quantitativos e práticos; Participar ativamente na discussão e resolução de problemas;
Compreender a relevância e importância da Termodinâmica na racionalização de fenómenos químicos, físicos e em aplicações práticas importantes.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Módulo de Química da Água: Estrutura e propriedades físicas da água. Reacções químicas da água. Água pesada. Ciclo da água. Poluição da água. Parâmetros que determinam a qualidade de uma água e métodos de análise usados. Tratamento da água. Equilíbrios químicos em águas naturais: equilíbrios ácido-base (dióxido de carbono dissolvido), equilíbrios de complexação (iões metálicos em solução aquosa), precipitação e dissolução, oxidação-redução, interface sólido-solução. Módulo de Termodinâmica: Introdução. Conceitos básicos. Regra das fases. Noção de equilíbrio. Noção de gás ideal. Equação de estado de gases ideais. A primeira lei da termodinâmica. Noção de energia interna, entalpia e capacidade calorífica. Cálculo do calor e do trabalho PV. Relações para processos adiabáticos. A segunda lei da termodinâmica. Ciclo de Carnot. Ciclo de refrigeração de Carnot. Conceito de entropia e cálculo de entropia para gases ideais. Propriedades de fluidos puros. Diagramas PVT e suas projecções. A equação virial. Noção de factor de compressibilidade. Equações de estado cúbicas: equações de van der Waals e Redlich-Kwong. Equação de Antoine. Entalpia e entropia de mudança de fase: equações de Clapeyron, Riedel e Watson. Misturas de gases ideais. Soluções ideais – Propriedades coligativas: depressão crioscópica, elevação ebulioscópica e pressão osmótica. Solubilidade ideal de sólidos em líquidos. Equilíbrio de fases para misturas ideais. Noção de energia de Gibbs e de potencial químico. Equilíbrio líquido-vapor: leis de Raoult e Henry. Diagramas de equilíbrio líquido-vapor. Termoquímica e equilíbrio químico. Noção de entalpia de reacção padrão, entalpia de formação padrão e entalpia de combustão padrão. Efeito da temperatura na entalpia de reacção – lei de Kirchhoff. Critério de equilíbrio químico. Constante de equilíbrio para misturas de gases ideais e soluções líquidas ideais. Lei de van’t Hoff. Misturas de gases e soluções reais. Conceito e cálculo de propriedades residuais. Noção de coeficiente de dilatação térmica e de coeficiente de compressibilidade isotérmica. Expressões para o cálculo da entalpia e entropia de líquidos.

Bibliografia Obrigatória

Yunus A. Cengel, Michael A. Boles; Thermodynamics. ISBN: 978-007-131111-3
Yunus A. Çengel, Michael A. Boles; Termodinâmica. ISBN: 972-773-097-3
Domingos Barbosa; Química Ambiental / Módulo de Termodinâmica. Licenciatura em Engenharia de Minas e Geoambiente
Manahan, Stanley E.; Environmental chemistry. ISBN: 1-56670-633-5
Sawyer, Clair N.; Chemistry for Environmental Engineering. ISBN: 0-07-113908-7 (Capítulo 4)

Bibliografia Complementar

Smith, J. M.; Introduction to chemical engineering thermodynamics. ISBN: 0-07-240296-2
Yaws, C.L.; Chemical Properties Handbook, McGraw-Hill, 1999. ISBN: 159124028X (electronic bk.) (http://www.knovel.com/knovel2/Toc.jsp?BookID=49 )
Stumm, Werner; Aquatic chemistry. ISBN: 0-471-51185-4
Valsaraj, K.T.; Elements of Environmental Engineering - Thermodynamics and Kinetics, Lewis Publishers, 2000. ISBN: 1-56670-397-2
Xavier Domènech, José Peral; Química Ambiental de Sistemas terrestres, Editorial reverté, Sa, 2006. ISBN: 84-291-7906-2

Observações Bibliográficas

Existe versão em Português.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas teórico-práticas são de exposição acompanhada de exemplos práticos dos temas apresentados no programa. As aulas práticas são de resolução de problemas de aplicação da matéria leccionada nas aulas teórica-práticas esclarecimento de dúvidas que possam surgir na resolução dos mesmos.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Química
Ciências Físicas > Física
Ciências Tecnológicas > Engenharia
Ciências Físicas > Matemática

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	50,00
Teste	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Para a admissão a exame final é necessário que o estudante não exceda o número limite de faltas (conforme previsto no artigo 4º das Normas Gerais de Avaliação da FEUP).

A avaliação consta de duas componentes:

- Componente do módulo Química da Água: 50% da classificação final.
- Componente do módulo Termodinâmica: 50% da classificação final.

Todas as componentes da avaliação são obrigatórias.

É exigida para aprovação a nota mínima de 7 valores em cada componente.

Fórmula de cálculo da classificação final

No final de cada módulo será realizado um teste de avaliação com peso de 50% cada na nota final:

NF = 0.5*T1 + 0.5*T2

NF = Nota Final
T1 =  Teste módulo Química da Água
T2 = Teste módulo da Termodinâmica

A nota mínima de cada componente é de 7 valores.

Os estudantes que não obtiverem aprovação na avaliação por testes (T1 e T2) serão avaliados na Época de Exames de 1ª chamada (Época Normal) podendo optar pela realização da avaliação a apenas um dos módulos, se T1 >= 7 valores ou T2 >= 7 valores, ou a ambos.

O exame da época de recurso é global.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Por exame global a realizar na época de recurso.

Melhoria de classificação

Por exame global a realizar na época de recurso.

Observações

O módulo "Química da Água" tem um peso de 50% na classificação final. Os restantes 50% são atribuídos ao módulo "Termodinâmica". A avaliação de cada módulo deve ser realizado após o seu término.

O teste 1 será realizado no final do 1º módulo na hora da aula.

O teste 2 será realizado no final do 2º módulo na hora da aula.

Os estudantes poderão fazer exame de 1ª época a apenas um dos módulos, ou a ambos, para obter aprovação.

Língua de Ensino: Português e Inglês