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2. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Apresentação do Portal Laboratórios Virtuais de Processos Químicos Maria da Graça Rasteiro Sessão de Apresentação para os Professores do Ensino Secundário DEQ/FCTUC, 14.Março.2008

3. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt • Sumário • Breve apresentação do Portal • Resumo do que podem encontrar os utilizadores do Ensino Secundário • Apresentação dos conteúdos da secção Ensino Secundário • (outros elementos da equipa) DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

4. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt O PORTAL DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

5. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt • Objectivos • Ferramentas de apoio ao ensino da Engenharia Química • Preocupação com o apoio à aprendizagem no quadro do Processo de Bolonha; • Estímulo ao desenvolvimento de capacidades de autonomia e espírito crítico no estudante; • Enquadramento prático dos conhecimentos científicos. • Divulgação do que é a engenharia Química • História; • Aplicações; • Novos domínios de desenvolvimento; • O que faz o Engenheiro Químico…………………….. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

6. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt • Objectivos (cont.) • Aproximação ao Ensino Secundário • Ponte entre conhecimentos básicos de Física e Química e Engenharia (Processos Químicos); • Conteúdos desenvolvidos tendo em atenção o programa de Física e Química do Ensino Secundário; • Colmatar o desconhecimento sobre o que é a Engenharia Química; • Conteúdos para o Ensino Secundário integrados numa plataforma genérica sobre Engenharia Química e Ensino da Engenharia Química para estimular a curiosidade do utilizador (levar o utilizador a explorar outros campos do Portal para além dos incluídos na secção Ensino Secundário). DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

7. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Parcerias • Financiamento do POS_C • Departamento de Eng. Química da FCTUC • Departamento de Eng. Química da FEUP • Universidade Agostinho Neto • Mediaprimer DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

8. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt O PORTAL DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

9. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt O PORTAL DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

10. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Áreas cobertas • Processos de Separação e Operações Unitárias • Destilação • Extracção líquido/líquido • Absorção • Adsorção e permuta iónica • Operações com partículas sólidas DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

11. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Áreas cobertas (cont.) • Reacção Química • Reactores ideais • Reactores catalíticos • Distribuição de tempos de residência num reactor DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

12. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Áreas cobertas (cont.) • Engenharia de Sistemas e Processos (PSE) • Controlo e Instrumentação • (inclui monitorização on-line da • qualidade do ar) • Integração de processos • Projecto de Produto DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

13. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Áreas cobertas (cont.) • Processos Biológicos • Fermentação • Reactores enzimáticos • Processos de separação biológicos • Cromatografia • Separação por membranas DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

14. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Estratégia • Bibliotecas multimédia (Fundamentos) Conceitos, animações, aplicações, outros links, bibliografia • Simulações Interactivas • Projecto de equipamento de processo • Influência das condições operatórias no projecto do equipamento • Formulários de input de dados/especificações • Outputs on-line (Gráficos, tabelas, esquemas) DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

15. INPUTS OUTPUTS • Tipo de cálculo • Especificações (alimentações, condições operatórias…) • Modelo • Etc. • Gráficos • Tabelas • Relatórios • Esquemas Bases de dados O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Simulações Interactivas DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

16. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Simulações Interactivas - Exemplo Output Extracção líquido/líquido Input DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

17. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Estratégia (cont.) • Casos de Estudo • Laboratórios on-line • Visualização de experiências laboratoriais (vídeos) • Explicação dos objectivos da experiência e da forma de execução • Preparar o aluno para a execução experimental • Orientar o aluno na preparação do relatório • Interacção com alguns dos conteúdos da secção Processos Químicos/Simulações Interactivas; comprovação experimental de alguns dos conceitos/fenómenos aí descritos. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

18. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Laboratórios on-line (Tópicos) • Determinação da constante cinética de uma reacção química (Reacção Química/Cinética Química) • Caracterização de um reactor tubular (Reacção Química/Tempos de Residência) • Estudo da inversão da sacarose (Reacção Química e Processos Biológicos/Reactores Enzimáticos) • Estudo de uma resina de permuta catiónica (Processos de Separação/Adsorção e Processos Biológicos/Cromatografia) • Controlo remoto do nível de líquido numa cascata de dois tanques (Engenharia de Sistemas e Processos/Controlo) DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

19. O Portal Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos • Utilização: • Utilização directa nas aulas (1º e 2º ciclos) • Ilustração e aplicação de conceitos; • Resolução de casos práticos. • Utilização autónoma • Estudo individual • Resolução de problemas de projecto/dimensionamento de Processos Químicos; • Desenvolvimento de tarefas de projecto mais complexas; • Preparação de aulas laboratoriais; • Preparação dos relatórios dos trabalhos práticos. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

20. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Divulgação do que é a Engenharia Química • História da Engenharia Química • O que é a Engenharia Química • Novas áreas de actuação da Engenharia Química • Ambiente e energia • Processos biológicos • Nanotecnologias • O que faz o Engenheiro Químico • Ensino e investigação em Engenharia Química • Links • Engenharia Química no Mundo • Engenharia Química em Portugal e nos países da CPLP • Ordens dos Engenheiros nos países da CPLP • Principais instituições ligadas à Eng. Química (EFCE, IChemE, AIChE) • ………………………………………….. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

21. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino Secundário Objectivos: • Interface com o Ensino Secundário; • Conteúdos relacionados com os programas de Física e Química abordados numa perspectiva de Engenharia; • Ponte entre conceitos básicos e aplicações práticas (integração com o quotidiano): • Casos de estudo • Aplicações computacionais • Vídeos • Questionários • Links para outros portais (Tabela Periódica http://profmokeur.ca/quimicap/) • Bibliografia. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

22. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino Secundário Conteúdos: FÍSICA QUÍMICA Termodinâmica Química Reacção Química Calor e Energia Cinética Química Processos de Separação DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

23. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino Secundário Tópicos: • Física • Energia, Calor e Temperatura • Transferência de calor • Conservação de energia – Balanço energético • Química • Termodinâmica Química • Vaporização e ebulição • Substâncias puras • Misturas • Modelos termodinâmicos • Processos de Separação • Destilação • Conceitos básicos • Aplicações • Equipamento • Caso de estudo: destilação do petróleo-crude (aplicação computacional) • Links para outros Processos de Separação • Reacção Química • Cinética química DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

24. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino Secundário • Porta de entrada para a exploração de outras secções do Portal; • Para as aceder às restantes secções é necessário efectuar o Registo prévio como utilizador do Portal. • Laboratórios Virtuais de Processos Químicos • http://labvirtual.eq.uc.pt DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

25. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino Secundário Elementos de divulgação do Portal: • CD (inclui alguns dos conteúdos do portal; é auto-suficiente; algumas aplicações implicam a ligação à internet); • Cartaz para afixação nas Escolas; • Desdobrável. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

26. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Outras funcionalidades • Fórum de discussão • FAQ (após edição pela equipa do Portal); • Contactos com a equipa organizada por áreas. • Endereço geral para contacto: gestaolabvirtual@eq.uc.pt http://labvirtual.eq.uc.pt DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

27. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Obrigada pela Atenção!  Maria da Graça Rasteiro

28. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Secção: Ensino Secundário Módulo: Física M. Graça V.S. Carvalho mgc@eq.uc.pt Sessão de Apresentação para os Professores do Ensino Secundário DEQ/FCTUC, 14.Março.2008

29. Física • Objectivos do Módulo • Revisão dos conceitos fundamentais associados a “Fenómenos de Transferência de Calor” • Integração de conhecimentos • Ilustração com exemplos do quotidiano DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

30. Física • Física - Introdução • Fontes e Formas de Energia • Energia, Calor e Temperatura • Modos de Transferência de Energia Térmica (Calor) • Conservação da Energia e Balanço Energético • Caso de Estudo DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

31. Física • Caso de Estudo: aquecimento de água numa chaleira • Faça uma estimativa do tempo que demora a aquecer 1 L de água até à ebulição numa chaleira equipada com uma resistência eléctrica que debita 1500 W. Admita uma temperatura inicial de 20 ºC. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

32. Caso de Estudo: aquecimento de água numa chaleira • Conceitos: • Energia/calor • Transferência de Energia/Calor • Regime transiente • Balanço energético (Sistema aberto e Sistema fechado) • Calor específico da água (Calor T energia sensível) • Simplificações/erros associados Comentário: tempo calculado por defeito (não foram consideradas as perdas de calor para o ambiente nem o aquecimento da própria chaleira). DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

33. Caso de Estudo: aquecimento de água numa chaleira • Suponha que se esqueceu de desligar a chaleira. Faça uma estimativa da massa de água evaporada, se a água se mantiver em ebulição (a 100ºC) durante 10 min. • Conceitos adicionais: • Mudança de fase (Calor energia latente) • Simplificações/erros associados Comentário: massa calculada por defeito (não foram consideradas as perdas de calor para o ambiente). DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

34. Caso de Estudo: aquecimento de água numa chaleira • Na realidade, durante o tempo de 10 min, evaporam-se 0,45 kg de água. Determine o calor perdido para o exterior. • Conceitos adicionais: • Calor e Velocidade de Transferência de Calor • Modos de Transferência de Calor: Condução, Convecção (livre ou forçada) e Radiação térmica Link ao módulo de “Transferência de Calor e de Massa” DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

35. Outros exemplos do quotidiano Outros exemplos do quotidiano • Mecanismos de Transferência de Calor • Mecanismos de Transferência de Calor DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

36. Outros exemplos do quotidiano • Mecanismos de Transferência de Massa • Semelhanças entre os processos de transferência de calor e de massa DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

37. Outros exemplos do quotidiano • Transferência Simultânea de Calor e de Massa Transf. massa (convecção) DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

38. Aplicações Industriais • No portal são abordados processos onde ocorre maioritariamente Transferência de Massa DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

39. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Obrigada pela Atenção!  M. Graça V.S. Carvalho mgc@eq.uc.pt

40. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Secção: Ensino Secundário Módulo: Química/ Reacção Química Cristina Gaudêncio Baptista cristina@eq.uc.pt Sessão de Apresentação para os Professores do Ensino Secundário DEQ/FCTUC, 14.Março.2008

41. Reacção Química “A Engenharia Química põe as Moléculas a trabalhar para nós” MOLÉCULAS  ENGENHARIA QUÍMICA  PRODUTOS DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

42. Reacção Química • Objectivos do Módulo • Revisão dos diferentes tipos de Reacções Químicas e sua classificação. • Introdução à Cinética Química. • Link às secções sobre Cinética de Reacções. DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

43. Reacção Química • Introdução à Cinética Química • Factores que afectam a velocidade de uma reacção química • Concentração • Temperatura • Pressão • Área de contacto entre fases • Utilização de catalisadores DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

44. Reacção Química • Introdução à Cinética Química Para a reacção αAA + αB B + αCC  αDD + αEE Equação cinética geral é r = k CAnA CBnB CCnC Link à secção “Processos Químicos/Reacção Química/Estudos Cinéticos” DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

45. Reacção Química “Processos Químicos/Reacção Química/Estudos Cinéticos” DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

46. Reacção Química “Processos Químicos/Processos Biológicos/Fermentação/Fundamentos” DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

47. “Laboratórios Virtuais/Reacção/Determinação da Constante Cinética” DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

48. Laboratórios Virtuais de Processos Químicos http://labvirtual.eq.uc.pt Secção: Ensino Secundário Módulo: Química Processos de Separação Maria da Graça Rasteiro mgr@eq.uc.pt Sessão de Apresentação para os Professores do Ensino Secundário DEQ/FCTUC, 14.Março.2008

49. Química/Processos de Separação • Objectivos do Módulo • Aplicação dos conceitos de Termodinâmica Química – Equilíbrio líquido/vapor Transferência de massa aos Processos de Separação. • Caso prático Projecto de um sistema integrado de Colunas de Destilação para a Refinação do Petróleo (crude) DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro

50. Química/Processos de Separação • Conteúdos: • Noções gerais de Processos de Separação • Processos de Separação: aplicação de conceitos básicos de Física (mecanismos de transferência) e Química (Termodinâmica Química) • Importância dos Processos de Separação • Processos de Separação e o nosso quotidiano DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro