INTRODUÇÃO
As aulas teóricas, com duração de 1h30min, abordarão os tópicos que constam do programa da disciplina, através duma metodologia que alia a exposição dos seus fundamentos teóricos à apresentação de aplicações concretas.
1ª SEMANA (18fev - 22fev)
Aula 1
Apresentação da disciplina.
Definições e conceitos fundamentais.
Conceito de sistema. Equilíbrio mecânico e térmico.
Aula 2
Definições e conceitos fundamentais.
Pressão e Trabalho.
Temperatura e Calor. Escalas de temperatura.
Capacidades caloríficas e calores específicos.
2ª SEMANA (25fev - 01mar)
Aula 1
Primeiro Princípio da Termodinâmica.
Energia interna.
O gás ideal clássico. Equação de estado.
Aula 2
Introdução à Teoria Cinética.
Pressão cinética. Energia cinética média. Energia interna. Velocidade quadrática média.
Princípio da equipartição da energia.
Efeitos quânticos. Congelamento dos graus de liberdade.
Calores específicos. Lei de Dulong e Petit.
3ª SEMANA (04mar - 08mar)
Aula 1
FÉRIAS DO CARNAVAL
Aula 2
Classificação dos estados da matéria: sólido, líquido, gasoso e plasma.
A estrutura da matéria: átomos, moléculas, electrões, núcleos.
Reacções inter-moleculares. Mudanças de estado: fusão, vaporização, condensação, solidificação, sublimação.
Reacções intra-moleculares. Excitações electrónicas, vibracionais, rotacionais; ionização e recombinação.
O diagrama do ponto triplo.
O diagrama (p,V,T) das mudanças de estado.
O diagrama de isotérmicas de Andrews.
4ª SEMANA (11mar - 15mar)
Aula 1
Gases reais e ideais. Equação de estado de Van der Waals
Aula 2
Expansão livre de Joule. Transformações reversíveis e irreversíveis.
Entropia. Segundo Princípio da Termodinâmica.
5ª SEMANA (18mar - 22mar)
Aula 1
Transformações reversíveis num gás ideal: isotérmicas, isobáricas, isocóricas, adiabáticas, isentrópicas.
Aula 2
Máquinas cíclicas.
Máquinas térmicas e frigoríficas. Rendimentos e eficiências.
Motores de combustão interna. Ciclo de Otto. Ciclo de Diesel.
6ª SEMANA (25mar - 29mar)
Aula 1
O ciclo de Carnot.
Aula 2
Introdução à Física Estatística.
Conjunto de equilíbrio Microcanónico. Noção de microestado e macroestado.
Probabilidade termodinâmica. Entropia estatística.
Exemplo de aplicação.
7ª SEMANA (01abr - 05abr)
Aula 1
Equilíbrio termodinâmico. Temperatura estatística.
1º TESTE - 03abr, 18h-19h30
Aula 2
Conjunto de equilíbrio Canónico. Distribuição de Boltzmann.
Distribuição de velocidades de Maxwell.
8ª SEMANA (08abr - 12abr)
Aula 1
Distribuição de velocidades de Maxwell.
Velocidades características.
Teorema de equipartição da energia.
Modelo da atmosfera isotérmica.
Distribuição clássica de Maxwell-Boltzmann.
Aula 2
Ausente em missão científica
FÉRIAS DA PÁSCOA (15abr - 19abr)
9ª SEMANA (22abr - 26abr)
Aula 1
Transporte de energia térmica.
Condução. Convecção. Resistências térmicas.
Lei de Fourier. Equação da condução.
Aula 2
Feriado (25/04)
10ª SEMANA (29abr - 03mai)
Aula 1
Transporte de energia térmica.
Radiação. O problema da radiação do corpo negro.
Lei de Rayleigh-Jeans. Catástrofe do ultravioleta.
As bases da Física Quântica. Os quanta de energia: fotões.
Lei de Planck. Lei de Wien. Lei de Stefan.
Aula 2
Interacção de fotões com a matéria: emissão espontânea, estimulada e absorção.
Coeficientes de Einstein. O Laser.
11ª SEMANA (06mai - 10mai)
Aula 1
Potência total radiada por um corpo.
Corpo negro. Emissividade.
Aula 2
Corrente térmica de radiação entre dois corpos em presença.
Factores de forma.
Sistema Sol-Terra. Efeito de estufa.
12ª SEMANA (13mai - 17mai)
Ausente em missão científica
Apresentação do efeito fotoeléctrico (Lab3)
13ª SEMANA (20mai - 24mai)
Aula 1
Introdução à Mecânica Quântica.
Quantificação. O átomo de Bohr.
Ondas de matéria e relação de De Broglie.
Aula 2
Dualidade Onda-Corpúsculo.
Comportamento corpuscular das ondas. Efeito fotoeléctrico. Difusão de Compton.
Comportamento ondulatório da matéria. Difracção de electrões.
Princípio de Incerteza de Heisenberg.
2º TESTE - 24mai, 18h-19h30
14ª SEMANA (27mai - 31mai)
Aula 1
A função de onda.
A equação de Schrödinger.
Espaços duais posição-momento. Transformada de Fourier.
O poço infinito de potencial (a partícula numa caixa).
Aula 2
A equação de Schrödinger.
O oscilador harmónico.
A barreira de potencial. O efeito de túnel.