O que você aprenderá
Entenda como as propriedades microscópicas de átomos e moléculas se relacionam com as propriedades termodinâmicas clássicas e a alguns fenômenos de não equilíbrio.
Analise e estima como os materiais termodinâmicos se comportam e obtenha propriedades apropriadas de equilíbrio e não equilíbrio.
Aplique algumas habilidades computacionais à termodinâmica estatística.

Habilidades que você vai ganhar
Engenharia Mecânica
Química
Mecânica de fluidos
Mecânica quântica
Termodinâmica
Gases
Sólidos
Líquidos
Sobre essa especialização

Essa especialização foi desenvolvida para a engenharia mecânica ou aeroespacial avançada de graduação ou pós -graduação, que já possui uma forte formação na termodinâmica de engenharia de graduação e está pronta para enfrentar os fundamentos subjacentes do assunto. Ele foi projetado para aqueles que entram em campos avançados, como combustão, dinâmica de gás de alta temperatura, ciências ambientais ou processamento de materiais ou deseja construir um plano de fundo para entender as técnicas de diagnóstico experimental avançado nesses campos ou semelhantes. Ele abrange a relação entre termodinâmica macroscópica e microscópica e deriva propriedades para gases, líquidos e sólidos. Também abrange o comportamento de não equilíbrio, conforme encontrado na teoria cinética e na cinética química. A principal inovação é o uso da abordagem postulatória para introduzir conceitos fundamentais e a conexão muito clara entre termodinâmica macroscópica e microscópica. Ao introduzir idéias básicas usando postulados, os alunos recebem uma maneira muito direta de pensar em conceitos importantes, incluindo entropia e temperatura, conjuntos e mecânica quântica.

Certificado compartilhável
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Horário flexível
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Nível avançado
B.S. diploma em engenharia mecânica, aeroespacial ou química.
Aproximadamente 4 meses para concluir
Ritmo sugerido de 2 horas/semana
Inglês
Legendas: inglês, árabe, francês, português (europeu), italiano, vietnamita, alemão, russo, espanhol

Como a especialização funciona
Faça cursos
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Fundamentos da termodinâmica macroscópica e microscópica
O curso 1 explora primeiro o básico da termodinâmica macroscópica e microscópica do ponto de vista postulatório. Nesta visão, o significado de temperatura, pressão termodinâmica e potencial químico são especialmente claros e fáceis de entender. Além disso, o desenvolvimento da relação fundamental e suas várias transformações leva a um caminho claro para as relações da propriedade e ao conceito de conjuntos necessários para entender a relação entre propriedades estruturais atômicas e moleculares e propriedades macroscópicas. Em seguida, exploramos a relação entre estrutura atômica e molecular e propriedades macroscópicas, tomando um ponto de vista estatístico. Usando uma abordagem postulatória, o método para fazer isso fica claro. Isso leva ao desenvolvimento da função de partição, que descreve a distribuição dos estados quânticos moleculares em função das propriedades termodinâmicas macroscópicas independentes.
Mecânica quântica
O curso 2 da Termodinâmica Estatística apresenta uma introdução à mecânica quântica em um nível apropriado para aqueles com fundos de engenharia mecânica ou aeroespacial. Usando uma abordagem postulatória que descreva as etapas a seguir, a equação da onda Schrodinger é derivada e as soluções simples obtidas que ilustram o comportamento estrutural atômico e molecular. O comportamento mais realista também é explorado junto com os métodos modernos de solução química química química para resolver a equação de ondas.
Gases ideais
O curso 3 da termodinâmica estatística, gases ideais, explora o comportamento dos sistemas quando as forças intermoleculares não são importantes. Isso é feito avaliando as funções de partição apropriadas para movimento translacional, rotacional, vibracional e/ou eletrônico. Começamos com gases ideais puros, incluindo espécies monatômicas, diatômicas e poliatômicas. Em seguida, discutimos tanto a não reação quanto a reação das misturas de gás ideais, pois ambas têm muitas aplicações industriais. Métodos computacionais para calcular propriedades de equilíbrio são introduzidos. Também discutimos fontes práticas de propriedades ideais de gás. Curiosamente, além de gases normais de baixa densidade, fótons e elétrons em metais podem ser descritos como se fossem gases ideais e, portanto, os discutimos.
Gases densos, líquidos e sólidos
O curso 4 da termodinâmica estatística aborda gases, líquidos e sólidos densos. À medida que a densidade de um gás aumenta, as forças intermoleculares começam a afetar o comportamento. Para pequenas partidas do comportamento ideal do gás, conhecido como denso limite de gás, pode -se estimar a mudança nas propriedades usando o conceito de uma configuração integral, uma modificação na função de partição. Isso leva ao desenvolvimento de equações de estado que são expansões em densidade do limite ideal de gás. As funções de energia potencial inter molecular são introduzidas e é explorada como elas afetam o comportamento P-V-T. À medida que a densidade aumenta, há uma transição para o estado líquido. Exploramos se essa transição é suave ou abrupta, examinando a estabilidade de um sistema termodinâmico para pequenas perturbações. Em seguida, apresentamos uma breve discussão sobre a determinação das propriedades termodinâmicas dos líquidos usando o conceito da função de distribuição radial (RDF) e como a função se relaciona com as propriedades termodinâmicas. Finalmente, exploramos dois modelos simples de sólidos cristalinos. John W. Daily
Professor
Engenharia Mecânica