prova 1 Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)

Prévia do material em texto

Os diferentes tipos de materiais apresentam combinações diferentes de átomos. Além do arranjo cristalino diferente entre
diferentes tipos de materiais, dependendo dos átomos envolvidos, haverão ligações químicas com determinadas características. Com
relação às ligações químicas dos materiais, analise as afirmativas a seguir:
I- As ligações químicas nos materiais podem ser do tipo primária ou do tipo secundária. As ligações primárias são do tipo iônicas,
covalentes ou metálicas.
II- As ligações iônicas são típicas de átomos com baixa diferença de eletronegatividade.
III- As ligações metálicas são caracterizadas pela presença do denominado "mar de elétrons", em que os elétrons da camada de
valência estão livres, não pertencendo a átomos específicos. 
IV- As ligações covalentes envolvem obrigatoriamente um átomo "A" não metálico ligado a um átomo "B" não metálico.
Assinale a alternativa CORRETA:
A As afirmativas II e IV estão corretas.
B Somente a afirmativa I está correta.
C As afirmativas I, III e IV estão corretas.
D As afirmativas I e III estão corretas.
Alguns tipos de metais apresentam estruturas cristalinas do tipo cúbica. Esses tipos de estruturas diferem entre si pela
distribuição dos átomos da célula unitária, sendo essa dependente de vários fatores, tais como o raio atômico e a temperatura. Sobre
as estruturas do tipo cúbica, assinale a alternativa CORRETA:
A As estruturas cúbicas apresentam os eixos a, b e c, os quais podem variar em comprimento entre si em uma mesma estrutura.
B Em uma estrutura cúbica simples, os átomos ficam posicionados tanto nas arestas do cubo quanto no centro da estrutura cristalina.
C Em uma estrutura cúbica de faces centradas (CFC), temos no interior da célula unitária o equivalente a quatro átomos. O restante do
volume do átomo correspondo ao vazio entre os átomos.
D São exemplos de estrutura cúbica: CFC, CCC, HC, monoclínica e triclínica.
"Um material que combina o humilde grafite com a não menos simples celulose da polpa de madeira mostrou ser mais leve e
mais forte do que materiais estruturais largamente utilizados, incluindo aços, ligas de titânio e fibras de carbono. Além de
extremamente forte, o novo material estrutural é reciclável, o que promete fornecer uma alternativa ecológica para a construção de
veículos, aeronaves e coletes de segurança mais leves. Os materiais estruturais devem sua força e resistência à presença de fortes
ligações químicas primárias entre seus átomos: ligações metálicas nos metais e ligas metálicas, ligações covalentes carbono-carbono
nas fibras de carbono e ligações iônicas na cerâmica. A força dessas ligações, no entanto, é tanto uma bênção quanto uma maldição:
para manipular, fabricar e reciclar esses materiais, essas ligações devem ser quebradas e reformadas, o que exige altas temperaturas
e consome grandes quantidades de energia, levando a um custo substancial e a uma pegada ambiental pesada. Para fabricar um
compósito de grafite-nanocelulose, a equipe preparou uma pasta altamente concentrada de água, flocos de grafite e nanocelulose em
temperatura ambiente. Em seguida, essa mistura foi dispersa em camadas com 20 micrômetros de espessura. As camadas são
flexíveis, podendo ser dobradas até um raio de 2 mm sem se quebrar, e várias camadas podem ser prensadas a quente para formar
folhas mais espessas. As medições mecânicas mostraram que o material é excepcionalmente forte. As folhas são mais resistentes do
que o aço inoxidável e 6 vezes mais leves". Sobre o exposto, analise as seguintes afirmativas:
I- De acordo com o estudo, as folhas produzidas com o material apresentam excelente resistência mecânica, além de serem
substancialmente mais leves do que o aço inoxidável.
II- A equipe produziu um novo material compósito, com resistência mecânica superior a do aço inoxidável. De fato, se trata de um
material compósito, pois agrega um material cerâmico (grafite) e um material polimérico (nanocelulose).
III- O material produzido é extremamente resistente. Esse fato se deve às ligações secundárias de nanocelulose. As ligações
secundárias são de maior magnitude quando comparadas às ligações primárias.
IV- Possíveis aplicações elencadas pela pesquisa estão no setor automobilístico, na produção de aeronaves e de coletes de
segurança. Os produtos desses segmentos podem ser otimizados com a aplicação de materiais com baixa densidade e elevada
resistência.
Assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=madeira-grafite-supera-titanio-fibras-
carbono&id=010160200115#.Xpepc8hKiUk. Acesso em: 24 jun. 2020.
1
2
3
A Somente a afirmativa IV está correta.
B As afirmativas I e III estão corretas.
C As afirmativas II e III estão corretas.
D As afirmativas I, II e IV estão corretas.
Há cerca de dois anos, pesquisadores holandeses conseguiram sintetizar cerâmicas flexíveis - um material que é tipicamente
quebradiço fabricado na forma de folhas finas, que dobram-se como papel. Agora, uma equipe da Universidade Purdue, nos EUA,
encontrou uma forma de trabalhar com blocos maiores de cerâmica e torná-la quase tão maleável quanto um metal. O segredo está
em aplicar uma corrente elétrica durante a fabricação da cerâmica, por um processo chamado sinterização, por meio do qual um
material em pó coalesce em uma massa sólida - com a aplicação da eletricidade, o processo passa a ser conhecido como sinterização
flash. Enquanto os metais podem ser tensionados entre 10 e 20% sem se quebrar, as cerâmicas tipicamente se fraturam com uma
tensão de apenas 2 a 3%. Com o processamento por sinterização flash, o material resiste a tensões entre 7 e 10%. Aplicando a
corrente elétrica durante a sinterização, a cerâmica ganha maleabilidade, podendo ser facilmente moldada em temperatura ambiente.
Desse modo, a novidade aqui está em comprovar essa maleabilidade também sob altas temperaturas, justamente as condições nas
quais a cerâmica tipicamente opera em condições reais. Com base no exposto, analise as afirmativas a seguir:
I- As cerâmicas são materiais tipicamente frágeis. Essa fragilidade existe em função da pouca mobilidade de discordâncias nesse
tipo de material.
II- De acordo com a pesquisa, as cerâmicas produzidas através da sinterização flash passam a resistir a tensões máximas de 10%, da
mesma ordem das tensões mínimas dos metais (10%), sem se quebrar.
III- Na sinterização flash, proposta pela pesquisa, um feixe de fótons é direcionado para o material durante o processo de
sinterização.
IV- Na sinterização flash, proposta pela pesquisa, o material é produzido na forma de folhas finas, que dobram-se como papel.
Assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=ceramica-fabricada-eletricidade-deforma-como-
metal&id=010160180615#.W9EJ7ntKgdU. Acesso em: 24 out. 2018.
A As afirmativas II e IV estão corretas.
B As afirmativas I e II estão corretas.
C As afirmativas II e III estão corretas.
D As afirmativas I e IV estão corretas.
Muitos metais apresentam estruturas cristalinas cúbicas, as quais apresentam grande simetria. Esse fato propicia o
desenvolvimento de muitos sistemas de escorregamento, que facilitam a movimentação de discordâncias na aplicação de tensões
mecânicas. Com relação à estrutura cristalina dos metais e seus defeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as
falsas:
( ) As discordâncias são defeitos da estrutura cristalina causados por um desalinhamento de átomos. A quantidade de
discordâncias em um material metálico se relaciona com as suas propriedades mecânicas.
( ) As lacunas são um tipo de defeito caracterizado pela ausência de átomos na estrutura cristalina. A quantidade de lacunas
diminui com o aumento da temperatura.
( ) As impurezas são defeitos cristalinos caracterizados pela presença de átomos estranhos na composição do metal. A presença
desses defeitos sempre piora as propriedades mecânicas dos metais.
( ) As impurezas podem ser de dois tipos: substitucionais, quando substituemo átomo do material, ou intersticiais, quando se
alojam nos interstícios da estrutura cristalina.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A F - V - F - V.
B V - F - F - V.
C F - V - V - F.
D V - F - V - F.
4
5
Os materiais cerâmicos apresentam diversas aplicações, e suas características técnicas são desenvolvidas de acordo com as
necessidades da aplicação, processamento e custos. Com relação às características dos materiais cerâmicos, assinale a alternativa
CORRETA:
A Os vidros não são classificados como materiais cerâmicos, pois pertencem à classe dos polímeros.
B Os materiais cerâmicos são intrinsecamente isolantes elétricos, pois não apresentam elétrons, somente prótons e nêutrons.
C Os materiais cerâmicos são na maioria dos casos compostos por óxidos metálicos, e apresentam estrutura cristalina com pouca
simetria.
D O cimento e o gesso, em função de sua característica de pega hidráulica, não são classificados como materiais cerâmicos.
Ao pensarmos em materiais de engenharia, lembramos mais frequentemente dos metais e dos polímeros, embora os materiais
cerâmicos também apresentem aplicações importantes em função de suas características físico-químicas. Sobre essa classe de
materiais, assinale a alternativa CORRETA:
A A ruptura frágil das cerâmicas oxidas é explicada em parte pelas suas estruturas cristalinas com características assimétricas, aliada
ao tipo de ligação química predominantemente iônica e covalente.
B Uma das vantagens das cerâmicas frente às demais classes de materiais é a sua baixa sensibilidade a defeitos. Isso significa que os
defeitos inseridos no processo de fabricação não provocam interferência considerável nas propriedades.
C Os materiais cerâmicos não apresentam elétrons livres, o que culmina em excelentes propriedades elétricas, tornando esses tipos de
materiais excelentes condutores elétricos.
D Os cerâmicos apresentam diversos sistemas de escorregamento, caminhos preferências para a movimentação de discordâncias. Dessa
forma, com a aplicação de tensão mecânica experimentam pronunciado encruamento.
Um material monocristalino, como o nome sugere, é composto por apenas um único cristal. Já um material policristalino é
composto por vários. A segunda configuração é mais comum entre os materiais de engenharia. Com relação à cristalinidade dos
materiais, analise as afirmativas a seguir:
I- O número de grãos em um material policristalino irá depender do número de pontos de nucleação gerados no processo de
solidificação.
II- Quanto maior o número de pontos de nucleação, maior será a área total de contornos de grão gerada ao final do processo de
solidificação em relação ao volume solidificado.
III- Como a orientação da estrutura cristalina é aleatória nos diferentes grãos, o contorno de grão consistirá em ligações incompletas,
devido à falta de alinhamento entre as células cristalinas.
IV- Os materiais monocristalinos são de fácil obtenção em escala industrial, porém não apresentam propriedades de interesse
tecnológico.
Assinale a alternativa CORRETA:
A As afirmativas I e IV estão corretas.
B Somente a afirmativa I estão correta.
C As afirmativas II, III e IV estão corretas.
D As afirmativas I, II e III estão corretos.
Os polímeros são compostos por cadeias contendo carbono. Essas cadeias apresentam longo comprimento quando comparados
a sua unidade básica (mero). Com relação aos polímeros e ao arranjo das cadeias poliméricas, analise as afirmativas a seguir:
I- As cadeias poliméricas são compostas por vários meros. Os meros são a menor unidade de arranjo de átomos que descreve a
estrutura de uma cadeia do polímero, de forma análoga a uma célula unitária dos materiais metálicos.
II- As cadeias poliméricas podem ser arranjadas de forma ordenada, ou desordenada. De fato, uma polímero cristalino é composto
por cristalitos. Esses cristalitos contém regiões onde as cadeia estão ordenadas, intercaladas com regiões amorfas.
III- A menor unidade de uma cadeia polimérica que a descreve é denominada célula unitária. Os polímeros apresentam estrutura
cristalina do tipo hexagonal compacta.
6
7
8
9
IV- Os polímeros apresentam transformações polimórficas em função da temperatura. Os polímeros cristalinos apresentam um
transformação displasiva a 573 graus Celsius.
Assinale a alternativa CORRETA:
A Somente a afirmativa I estão correta.
B As afirmativas I e III estão corretas.
C As afirmativas II, III e IV estão corretas.
D As afirmativas I e II estão corretas.
Os materiais cristalinos são caracterizados por um arranjo espacial de átomos de longo alcance, e que pode ser descrito por
uma fração de sua estrutura, denominada célula unitária. As células unitárias são como "tijolos", visto que com a junção de
inúmeros desses tijolos, podemos construir o material em questão nas dimensões desejadas. Com relação às células unitárias,
classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) De posse do raio atômico do elemento químico e do tipo de estrutura cristalina é possível determinar o volume de vazio na
célula unitária e, consequentemente, estimar a densidade do material cristalino.
( ) O elemento Ferro apresenta, em temperatura ambiente, uma estrutura cúbica simples. Essa estrutura é caracterizada por um
cubo, contendo átomos apenas nas arestas. Assim, o volume de átomos dentro da célula é igual a um átomo.
( ) Em uma estrutura do tipo cúbica de faces centradas (CFC), o número de coordenação, ou seja, o número de átomos que estão
ligados a cada átomo, é igual a 12. Já em uma estrutura do tipo cúbica de corpo centrado (CCC) o número de coordenação é 8.
( ) Em um estrutura do tipo CFC, além dos átomos presentes em cada uma das arestas do cubo, a célula unitária comporta um
átomo adicional, posicionado no centro da estrutura cristalina, ligado a cada um dos átomos das arestas.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A V - V - F - V.
B F - V - F - V.
C F - F - V - V.
D V - F - V - F.
10