Aplicabilidade Científica, Industrial e Tecnológica da Física Geral II na Engenharia de Alimentos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO-UFMA 
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS SAÚDE E TECNOLOGIA-CCSST 
 CURSO: ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
 DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL III 
ALUNA: TAINA APARECIDA JESUS RODRIGUES DE LIMA, VANESSA SILVA 
VIEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ARTIGO: Aplicabilidade Científica, Industrial e Tecnológica da Física Geral II na 
Engenharia de Alimentos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IMPERATRIZ-MA 
2021.1 
 
 
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TAINA APARECIDA JESUS RODRIGUES DE LIMA, VANESSA SILVA VIEIRA 
ARTIGO: Aplicabilidade Científica, Industrial e Tecnológica da Física Geral II na 
Engenharia de Alimentos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório da aula prática, 
apresentado a disciplina de 
Física Experimental II para a 
obtenção de nota de apren-
dizagem. 
 
Prof. Dr. Pedro Freitas Façanha Filho 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IMPERATRIZ-MA 
2021.1 
 
 
 
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Sumário 
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 4 
OBJETIVOS .......................................................................................................................... 5 
DESENVOLVIMENTO ........................................................................................................... 5 
CONCLUSÃO........................................................................................................................ 9 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
 
 
 A partir da construção da física no século XX e da mecânica quântica, tornou-
se possível a explicação de fenômenos que até então eram inexplicáveis, também se 
desenvolveu várias tecnologias que temos acesso hoje, as quais discutiremos com 
mais detalhes abaixo. 
 
É importante salientar que a existência da física moderna não invalida as teo-
rias previamente desenvolvidas, chamadas de física clássica. No entanto, estas últi-
mas passaram a valer dentro de um determinado intervalo: quando as massas dos 
corpos não são tão pequenas quanto as massas atômicas e nem tão grandes como 
as massas das galáxias, e as velocidades são inferiores à velocidade da luz (LEONEL, 
2010). 
 
 Tanto a teoria da relatividade como a da mecânica quântica são as marcas do 
que hoje é conhecido como física moderna e contemporânea. Embora não haja con-
senso sobre a divisão entre clássico, moderno e contemporâneo, podemos dizer que 
o período considerado para a física moderna vai do início do século XX à década de 
1940, enquanto a física contemporânea vai do início da Segunda Guerra Mundial até 
os dias atuais. (PERFOLL; REZENDE JR., 2006). 
 
 
 A teoria da relatividade e mecânica quântica marcaram o início de novas dire-
ções no campo da física, campos em constante evolução que fazem parte do que hoje 
chamamos de física moderna e contemporânea, como a física nuclear (que teve gran-
des desenvolvimentos desde a Segunda Guerra Mundial, em Hiroshima e Nagasaki). 
Bomba atômica), física de partículas (desde que o físico britânico Joseph John Thom-
son "destruiu" o átomo e descobriu a primeira partícula elementar em 1897, laborató-
rios em todo o mundo continuam a estudá-la, assim como no CERN Same), e também 
com pesquisas na astrofísica e cosmologia. 
 
 
RONALDO SILVA
Espaçamento e formatação?
 
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Nesta revisão, serão tratados os aspectos gerais Aplicabilidade Científica, In-
dustrial e Tecnológica da Física Geral II na Engenharia de Alimentos, dentre elas o 
uso de técnicas como a avaliação dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos de ce-
nouras submetidas a secagem conectiva. 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
● Compreender a importância da Física para o entendimento e aprimora-
mento de dispositivos, equipamentos, processos, produtos e técnicas da Engenharia, 
no contexto Científico, Industrial e/ou Tecnológico; 
● Descrever e discutir sobre a aplicabilidade dos conceitos, formulações 
matemáticas e princípios físicos estudados em Física Geral II (Teórica e experimental) 
no desenvolvimento de produtos, processos e técnicas da Engenharia de Alimentos, 
no que tange ao desenvolvimento científico, Industrial e Tecnológico desta área da 
Engenharia; 
● Apresentar e explicar alguns exemplos concretos de aplicabilidade dos 
conhecimentos físicos de Física Geral II, no desenvolvimento de processos, produtos 
e técnicas características dos setores de atuação científica, tecnológica e/ou industrial 
do Engenheiro de Alimentos. 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
➢ Aplicabilidade da Termodinâmica 
 Neste tópico iremos falar sobre o processo de avaliação dos parâmetros de 
avaliação dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos de cenouras submetidas a se-
cagem convectiva, com o objetivo de obter os dados cinéticos da secagem de cenou-
ras, como também o ajuste de modelos matemáticos aos dados experimentais e de-
terminação dos parâmetros termodinâmicos no processo. 
Assim deu início ao processo de secagem das cenouras como descrito a se-
guir: 
RONALDO SILVA
Numeração e formatação de seções?
RONALDO SILVA
Muito bom!
 
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● Preparo e caracterização da matéria-prima 
Inicialmente houve a seleção das amostras e foi realizado pelo grau de matu-
ração das mesmas, observado por análise visual e pelo teor de sólidos solúveis (°Brix). 
As cenouras foram lavadas em água corrente e trituradas em um multiprocessador 
(WALITA, RI7625). Para a determinação do teor de sólidos solúveis utilizou-se um 
refratômetro (REICHERT) calibrado em °Brix com água destilada. 
 Com o auxílio de uma gaze, comprimiu a cenoura triturada até que ela sol-
tasse o sumo. O teor de umidade das cenouras in natura foi determinado utilizando o 
método gravimétrico. (Heloísa Righi Pessoa et all, 2017) 
● Secagem 
 As amostras de cenoura trituradas foram secas em estufa com circulação e 
renovação de ar (MARCONI MA 035). Aproximadamente 25 g de amostra foram acon-
dicionadas em placas de Petri e secas nas temperaturas de 50, 60, 70 e 80 ºC, até 
que se atingisse peso constante. A umidade relativa (UR) foi monitorada, de hora em 
hora, pelas medidas de bulbo úmido e seco. Para manter a uniformidade do leito de 
secagem, as amostras foram comprimidas com uma força de 9,8 N por 10 segundos. 
As amostras iniciaram o processo de secagem com espessura de 4,0±0,2 mm. Foram 
realizadas pesagens a cada 15 minutos durante as 2 primeiras horas de processos e 
a cada 30 minutos até que as mesmas atingissem peso constante. ((Heloísa Righi 
Pessoa et all, 2017) 
● Análise termodinâmica 
 Para determinação dos dados termodinâmicos a constante de secagem (k) dos 
melhores modelos matemáticos ajustados foram aplicadas a equação de Arhenius, 
que mostra a relação entre a energia de ativação e a velocidade em que o processo 
ocorre. ((Heloísa Righi Pessoa et all, 2017) 
 
 
➢ Importância científica, industrial ou tecnológica 
 A partir dos modelos cinéticos é uma alternativa que podemos usar para 
prever os aspectos de secagem em diferentes aspectos. 
 Ao realizar análise termodinâmica verificou-se que a entalpia e a energia livre 
de Gibbs diminuíram com o aumento da temperatura mostrando que o processo é 
endotérmico, enquanto a entropia também decresceu e foi negativa, sendo conside-
rado um fator desfavorável entropicamente. ((Heloísa Righi Pessoa et all, 2017) 
RONALDO SILVA
Excelente!
RONALDO SILVA
ótima descrição dos procedimentos!
 
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 A partir disso podemos ver que este método é importante, pois ajuda a pre-
vermos em qual temperatura será melhor para a secagem das cenouras, e ao verifi-
carmos a entalpia e a energia livre de Gibbs com o aumento da temperatura e que o 
processo será endotérmico. 
 
➢ Princípio, fenômeno ou processo físico envolvido 
 
● 1° leida termodinâmica 
 
 De acordo com Young & Freedman a primeira lei da termodinâmica é funda-
mental para entendermos alguns tipos de processos, pois ela é uma extensão dos 
princípios da conservação de energia. pois ela irá ampliar esse princípio para incluir 
trocas de energia tanto para transferência de calor quanto para realização de trabalho, 
e introduz o conceito de energia interna de um sistema. 
 A conservação da energia desempenha um papel vital em todas as áreas das 
ciências físicas, e a utilidade da primeira lei da termodinâmica é bastante vasta. Para 
formular relações envolvendo energia com precisão, é necessário introduzir o conceito 
de sistema termodinâmico e definir calor e trabalho como dois modos de transferir 
energia para o interior ou para o exterior desse sistema. (Young & Freedman, 2015) 
 
● 2° lei da termodinâmica 
 
 De acordo com Young & Freedman a segunda lei da termodinâmica deter-
mina limites fundamentais para a eficiência de máquina ou de uma usina elétrica, a 
segunda lei também irá estipular limites de energia mínima que deve ser fornecida a 
um refrigerador. Assim ela é muito relevante para problemas práticos importantes. 
 Podemos também enunciar a segunda lei em termos do conceito de entropia, 
uma grandeza que mede o grau de aleatoriedade de um sistema. a ideia de entropia 
ajuda a entender por que a tinta que se mistura com água não pode jamais ser sepa-
rada espontaneamente, e qual é a razão pela qual uma grande quantidade de proces-
sos aparentemente possíveis nunca ocorre na natureza. (Young & Freedman, 2015) 
 
 Os processos termodinâmicos que ocorrem na natureza são todos processos 
irreversíveis. Esses processos são aqueles que ocorrem em um determinado sentido, 
RONALDO SILVA
Ok!
 
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porém não no sentido contrário. Quando um livro desliza sobre uma mesa, sua energia 
mecânica é convertida em calor pelo atrito; esse processo é irreversível, pois ninguém 
jamais observou o processo inverso (no qual um livro em repouso sobre a mesa co-
meçasse a se mover espontaneamente e a temperatura do livro e da mesa começasse 
a diminuir). (Young & Freedman, 2015) 
 Processos reversíveis são, portanto, processos de equilíbrio, nos quais o sis-
tema está sempre em equilíbrio termodinâmico. Obviamente, se um sistema está re-
almente em equilíbrio termodinâmico, não pode ocorrer nenhuma mudança no estado 
do sistema. O calor não poderia fluir nem para dentro nem para fora de um sistema 
que tivesse uma temperatura rigorosamente constante em todos os seus pontos, e 
um sistema que estivesse realmente em equilíbrio mecânico não poderia realizar ne-
nhum trabalho sobre suas vizinhanças. Um processo reversível é uma idealização que 
não pode ser realizada com precisão no mundo real. (Young & Freedman, 2015) 
 A entropia para Young & Freedman irá fornecer uma medida quantitativa da 
desordem, ou seja, iremos considerar a expansão isotérmica de um gás ideal, ao adi-
cionarmos uma determinada quantidade de calor dQ, e deixarmos o gás expandir-se 
enquanto sua temperatura permanece constante. Como a energia interna de um gás 
ideal depende somente de sua temperatura, a energia interna também é constante. 
 
 A unidade da entropia é uma unidade de energia dividida por uma unidade de 
temperatura; no SI, a unidade da entropia é 1 J/K. Podemos ver como a razão Q/T se 
relaciona ao aumento da desordem. Uma temperatura maior implica um movimento 
mais aleatório. Se a substância está inicialmente fria, com movimento molecular pe-
queno, o fornecimento de calor produz um aumento fracionário substancial no movi-
mento e no estado aleatório das moléculas. (Young & Freedman, 2015) 
 Como a entropia mede a desordem de um dado sistema, ela depende apenas 
do estado presente do sistema, e não do que ocorreu no passado. Uma vez que a 
entropia é uma função apenas do estado do sistema, também podemos calcular vari-
ações de entropia em processos irreversíveis (não equilíbrio). (Young & Freedman, 
2015) 
 
 
 
 
RONALDO SILVA
Muito boa transcrição literal do livro texto!
 
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CONCLUSÃO 
 
Podemos concluir, através desta revisão que com os resultados obtidos pre-
sentes neste estudo, a importância da física tanto no meio científico, como no tecno-
lógico e industrial, podemos afirmar que o uso dos modelos cinéticos são uma ótima 
opção para prever os aspectos de secagem em temperaturas distintas. Ao realizar-se 
análises termodinâmicas foi possível então, verificar-se que a entalpia e a energia livre 
de Gibbs diminuíram com o aumento da temperatura mostrando que o processo é 
endotérmico. A partir deste cenário, acreditamos e esperamos que pesquisas sejam 
feitas e desenvolvidas nestas áreas a fim de ampliarmos a importância da física geral 
II na engenharia de alimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RONALDO SILVA
Excelente!
 
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REFERÊNCIAS 
 
LEONEL, A. A. A nanociência e a nanotecnologia: uma proposta de ilha inter-
disciplinar de racionalidade para o ensino de Física. 
 
PERFOLL, A. P.; REZENDE JUNIOR, M. F. A Física Moderna e Contemporâ-
nea e o ensino de engenharia: contextos e perspectivas. 
 
AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS TERMODINÂMICOS E CINÉTICOS DE CE-
NOURAS SUBMETIDAS A SECAGEM CONVECTIVA - Heloísa Righi Pessoa da 
Silva1 ; Roberta Pazinato Cuco2 ; Barbara Daniele Almeida Porciuncula3 ; Camila da 
Silva4 ; e-Xacta ISSN: 1984-3151 
 
 
Young, Hugh D. Física II, Sears e Zemansky: termodinâmica e ondas / Hugh D. 
Young, Roger A. Freedman; colaborador A. Lewis Ford; tradução Daniel Vieira; revi-
são técnica Adir Moysés Luiz. – 14. ed. – São Paulo: Pearson Education do, 2015