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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Mesoscopic continuum thermodynamics for chemical systems = Termodinâmica mesoscópica do contínuo para sistemas químicos
Title Alternative: Termodinâmica mesoscópica do contínuo para sistemas químicos
Author: Florindo, Caio César Ferreira, 1988-
Advisor: Bassi, Adalberto Bono Maurizio Sacci, 1945-
Abstract: Resumo: Este trabalho utiliza a nova abordagem termodinâmica, chamada termodinâmica mesoscópica do contínuo, para descrever sistemas químicos onde as características microscópicas das partículas são levadas em conta. Explorando os conceitos da teoria constitutiva, um novo princípio de entropia é proposto para o espaço mesoscópico, o qual é semelhante àquele apresentado por Müller-Liu na termodinâmica dos meios contínuos macroscópica. Equações de balanço no espaço mesoscópico são obtidas para um ponto regular do sistema considerado. Tais equações diferem daquelas estabelecidas no espaço euclidiano tridimensional para o mesmo sistema, porque estas novas leis de balanço possuem termos adicionais advindos da diversidade topológica na qual a variável mesoscópica é definida. Em outras palavras, estas equações possuem termos que se originam das características microscópicas das partículas que compõem o sistema em estudo. Na modelagem constitutiva, foi empregado o método de multiplicadores de Lagrange proposto por Liu. O modelo constitutivo sugerido neste trabalho demonstrou ser fisicamente consistente e mais abrangente do que os modelos termodinâmicos usuais, visto que as expressões termodinâmicas por ele obtidas não se restringem nem a condições limites, nem ao equilíbrio. Portanto, a nova abordagem apresentada neste trabalho mostra-se muito promissora, uma vez que características microscópicas das partículas, descartadas na termodinâmica do contínuo tradicional, passam agora a desempenhar um papel importante no entendimento de sistemas químicos. Além disso, os resultados aqui apresentados podem ser estendidos para o estudo de materiais complexos, como por exemplo, ligas, cristais líquidos, fibras de carbonos, metamateriais, nano tubos e outros

Abstract: This work applies the new thermodynamic approach, called continuous mesoscopic thermodynamics, in order to describe chemical systems by taking into account the microscopic characteristics of the particles. Exploring the constitutive theory concepts, a new entropy principle for the mesoscopic space is proposed, which is similar to that presented by Müller-Liu in macroscopic continuum thermodynamics. Balance equations are obtained for a regular point of the system considered. Such equations are different from those established in three-dimensional Euclidean space for the same system, because they include additional terms arising from the topological manifold on which the mesoscopic variable is defined. In other words, these equations include terms arising from the microscopic features of the particles that compose the system under study. For constitutive modeling, the method of Lagrange multipliers proposed by Liu is employed. The constitutive model suggested here is physically consistent and covers a broader range of applications than usual thermodynamic models, since the thermodynamic expressions obtained are not restricted neither to limit conditions, nor to equilibrium. Therefore, this new approach is very promising, since microscopic features of the particles, discarded in traditional continuous thermodynamics, become now an important part in the understanding of chemical systems. In addition, the results presented here can be extended to the study of other complex materials such as alloys, liquid crystals, carbon fibers, meta-materials, nano-tubes etc.
Subject: Teoria mesoscópica
Princípio da entropia
Lagrange, Multiplicadores de
Termodinâmica dos meios contínuos
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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