QUÍMICA GERAL E CIÊNCIAS DOS MATERIAIS ATIVIDADE 4 (COMPILADO)

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QUÍMICA GERAL E CIÊNCIAS DOS MATERIAIS – ATIVIDADE 4 (COMPILADO)
QUESTÃO
A grafita é um polimorfo do carbono que apresenta estrutura cristalina diferente do diamante. Essa grafita, por sua vez, é composta por camadas de átomos de carbono em um arranjo hexagonal e, apesar de não ser formada por um metal e um não metal, é muitas vezes considerada um material cerâmico. No âmbito da engenharia, muito vem sido discutido acerca da grafita. Nesse contexto, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: Os carbonos adjacentes no hexágono estão ligados covalentemente, ao passo que uma rede na outra está conectada mediante ligações intermoleculares do tipo Van der Waals (ligações fracas). Isso explica o porquê da aplicação da grafita na área automotiva.
QUESTÃO
Os polímeros são usados em uma vasta variedade de aplicações, tais como em materiais de construção, em embalagens, brinquedos, no processamento de microeletrônicos, dentre outros. Dessa maneira, a maioria dos engenheiros terá que trabalhar com polímeros em algum momento da carreira.
A respeito dos seus conhecimentos sobre as propriedades mecânicas dos materiais poliméricos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( )   “A” elucida um comportamento tensão-deformação de um polímero frágil, no qual ele fratura enquanto se deforma elasticamente.
II. ( ) “B”, que é um plástico, demonstra um comportamento semelhante ao de muitos materiais metálicos.
III. ( ) “C” ilustra um comportamento totalmente plástico típico das borrachas, exibido pelas classes de polímeros denominadas elastômeros.
IV. ( ) Os polímeros, diferentemente dos metais, não são sensíveis à temperatura e à natureza química do ambiente (água, oxigênio e solventes orgânicos).
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta correta: V, V, F, F.
QUESTÃO
Do ponto de vista prático, a resposta de um polímero a solicitações mecânicas em temperaturas elevadas está vinculada à sua estrutura molecular dominante. Neste contexto, existem dois grandes grupos: termoplásticos e termofixos. No tocante à reversibilidade, este requisito se torna vital, do ponto de vista econômico e ambiental, para o processamento e reprocessamento dos materiais na indústria.
A respeito dos seus conhecimentos sobre a estrutura dos polímeros, avalie as asserções abaixo:
I - Os termoplásticos, diferentemente dos termofixos, são recicláveis.
Porque
II - Amolecem quando são aquecidos e endurecem quando são resfriados. Processos totalmente reversíveis.
A seguir, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
QUESTÃO
As propriedades dos compósitos de engenharia dependerão das propriedades da matriz, bem como das propriedades inerentes à fase dispersa. Sendo assim, faz-se imprescindível o conhecimento de ambas as fases e as suas classificações. Neste contexto, analise as afirmativas a seguir:
I. A matriz é classificada em três categorias: PMC, CMC e MMC, sendo estas poliméricas, cerâmicas e metálicas, respectivamente.
II. Com relação à subclassificação, os compósitos podem ser reforçados com partículas, fibras e nanocompósitos.
III. CTFDO é um acrônimo que sintetiza os diferentes tipos de influência da geometria da fase dispersa na matriz (concentração, tamanho, forma, distribuição e orientação).
IV. No que tange à fase fibra, esta pode ser classificada em três subcategorias: whiskers, fibras e arames.
Está correto o que se afirma em:
Resposta correta: I, III e IV, apenas.
QUESTÃO
A etimologia das palavras nos fornece uma pista valiosa sobre o real sentido de uma palavra. A palavra cerâmica, por exemplo, é oriunda da palavra grega keramikos, que significa “matéria queimada”, indicando que as propriedades desejáveis desses materiais provêm normalmente de um processo de tratamento térmico à alta temperatura, denominado cozimento.
A respeito dos seus conhecimentos sobre os materiais cerâmicos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) A maioria das cerâmicas são compostos produzidos entre elementos metálicos e não metálicos, sendo as ligações interatômicas ou totalmente metálicas ou predominantemente metálicas, mas com alguma natureza covalente.
II. ( ) Duas características dos íons constituintes dos materiais cerâmicos influenciam a estrutura do cristal: a magnitude da carga elétrica e o tamanho relativo dos cátions e ânions. Então, o cristal não deve estar eletricamente neutro, isto é, as cargas positivas dos cátions não devem estar equilibradas com o número de cargas negativas dos ânions.
III. ( ) O vidro, composto principalmente de sílica, carbonato de sódio e carbonato de cálcio, é um material amorfo e pode ser considerado um material cerâmico.
IV. ( ) A argila, considerada um material cerâmico, é formada por partículas cristalinas extremamente pequenas, conhecidas como argilominerais, das quais a Caulinita é a mais abundante e relevante.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta correta: F, F, V, V.
QUESTÃO
Atualmente, os compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono estão sendo empregados veementemente em carcaças de motores a jato, vasos de pressão e componentes estruturais de aeronaves. As fibras de vidro, por outro lado, são empregadas nas indústrias de transporte e pisos industriais. Com base nessas duas fibras, assinale a alternativa correta.
I. Como fibra, o vidro é relativamente resistente e, quando incorporado em uma matriz de plástico, produz um compósito com alta resistência. No entanto, a maioria dos materiais em fibra de vidro está limitada à temperatura de serviço abaixo de 200 ℃.
II. As fibras de carbono têm as maiores resistências específicas dentre todas as fibras de reforço e, em temperaturas ambientes, essas fibras não são afetadas pela umidade ou por alguns solventes importantes como, por exemplo, ácidos e bases.
III. Enquanto a fibra de carbono está limitada pelas baixas temperaturas de trabalho, a fibra de vidro está limitada pelo alto custo.
IV. As fibras de vidro se enquadram melhor na categoria de materiais cerâmicos, pois possuem uma resistência térmica mais apropriada para as aplicações mencionadas. Por outro lado, as fibras de carbono são enquadradas, efetivamente, na categoria de materiais compósitos.
Está correto o que se afirma em:
Resposta correta: I e II, apenas.
QUESTÃO
A nanotecnologia vem sendo cada dia mais desenvolvida no mundo. Dentre as inúmeras aplicações possíveis, há a indústria aeronáutica. Por exemplo, o novo Boeing 787 Dreamliner foi o primeiro avião comercial a ser construído com 50% de compósitos. Os nanocompósitos são uma promissora subclassificação dos compósitos.
A respeito dos seus conhecimentos sobre a estrutura dos nanocompósitos, avalie as asserções abaixo:
I - As partículas são, em geral, menores com diâmetros de 10 nm a 100 nm. As interações partícula-matriz ocorrem no nível atômico ou molecular.
Porque
II - A deformação plástica fica restrita de tal modo que os limites de escoamento e de resistência à tração, assim como a dureza, são melhorados.
A seguir, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
QUESTÃO
No que tange aos polímeros, dois grandes grupos estão presentes: os sintéticos e os naturais. De fato, com o término da Segunda Guerra Mundial, o âmbito de pesquisa dos materiais foi revolucionado graças ao advento dos polímeros sintéticos.
Com base nos seus conhecimentos sobre os polímeros, a seguir assinale a alternativa correta:
Resposta correta: As cadeias poliméricas podem dobrar, enrolar e contorcer, culminando em polímeros lineares, ramificados, de ligações cruzadas ou rede e malha. Assim, as propriedades mecânicas irão variar de acordo com cada configuração.
QUESTÃO
Os compósitos com partículas grandes são utilizados como todos os três tipos de materiais (cerâmicos, metálicos e poliméricos). Entre eles,três exemplos cruciais são citados: os carbetos, o concreto e matrizes poliméricas reforçadas com negro de fumo. Com base nesses compostos, identifique as características particulares de cada um. Assinale a alternativa correta.
I. Compósito com partículas grandes em que as fases matriz e dispersa são materiais cerâmicos. Os dois tipos comuns desse compósito são portland e asfáltico.
II. Exemplo de compósitos cerâmico-metal, em que o mais usual é o cimentado. 
O WC está inserido na matriz de cobalto ou níquel, conferindo a dureza e a resistência ao desgaste, ao passe que a matriz de cobalto confere tenacidade.
III. Matriz de elastômero em que partículas muito pequenas de carbono melhoram a tenacidade, o limite de resistência à tração e as resistências ao rasgamento. Esse carbono é barato, pois é proveniente da combustão de gás natural ou óleo com limitado suprimento de ar.
IV. Os whiskers são monocristais finos isentos de defeitos. Uma limitação na sua aplicação reside no alto custo.
Está correto o que se afirma em:
Resposta correta: I - concreto; II - carbeto; III - matriz polimérica com negro de fumo; IV - não se aplica à categoria.
QUESTÃO
Do ponto de vista tecnológico, os compósitos mais relevantes são aqueles em que a fase dispersa está na forma de uma fibra. Os objetivos dos compósitos reforçados com fibras consistem, com frequência, em alta resistência e ou rigidez em relação ao peso. 
Com base nos compósitos reforçados com fibras e as suas nuances, assinale a alternativa correta.
Resposta correta: Como um compósito polimérico reforçado com fibra aramida, tem-se o Kevlar, utilizado para blindagem balística, artigos esportivos e pneus. Elas são requisitadas devido às suas excepcionais relações resistência-peso, superiores às dos metais.
QUESTÃO
As propriedades dos polímeros podem ser modificadas ainda pelo uso de aditivos, que incluem as cargas, os plastificantes, os estabilizantes, os corantes e os retardantes de chamas. Cada aditivo terá uma ação visando melhorar uma debilidade do material polimérico. Assim, assinale a alternativa correta.
Resposta correta: Flexibilidade, ductilidade e tenacidade são melhoradas pela adição de plastificantes. São líquidos com baixas pressões de vapor e baixas massas moleculares, sendo aplicados principalmente aos polímeros frágeis.
QUESTÃO
Assim como analisamos as imperfeições e os defeitos nos materiais metálicos, faz-se útil conhecer os defeitos presentes nos materiais cerâmicos. Estes também influenciarão as propriedades e aplicações dos materiais cerâmicos. A respeito dos seus conhecimentos sobre imperfeições em materiais cerâmicos, analise as asserções abaixo: 
I - O defeito de Frenkel é corriqueiro nos materiais cerâmicos, sendo mantida a eletroneutralidade. 
Porque 
II - O cátion deixa sua posição normal e se move para um sítio intersticial.
Resposta correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
QUESTÃO
As temperaturas de fusão e de transição vítrea são parâmetros relevantes relacionados às aplicações dos materiais poliméricos. Elas são responsáveis por definir os limites de temperatura superior e inferior para numerosas aplicações. Com efeito, as mudanças de estrutura entre os polímeros e as suas propriedades físicas se fundamentam nessas temperaturas. 
A seguir, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: A temperatura na qual o polímero apresenta a transição do estado borrachoso para o estado rígido é denominada temperatura de transição vítrea.
QUESTÃO
É importante para o engenheiro familiarizar-se como as aplicações e o processamento dos materiais cerâmicos, que são influenciados por suas propriedades mecânicas e térmicas, tais como dureza, fragilidade e temperatura de fusão elevada. Ademais, o engenheiro deve reconhecer quais materiais da sua prática profissional são categorizados como cerâmicos. 
A seguir, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: Os refratários são materiais cerâmicos que resistem a altas temperaturas sem fundir ou decompor, sendo utilizados como isolantes térmicos. Uma aplicação típica é a de revestimentos para fornos.
QUESTÃO
A grafita é um polimorfo do carbono que apresenta estrutura cristalina diferente do diamante. Essa grafita, por sua vez, é composta por camadas de átomos de carbono em um arranjo hexagonal e, apesar de não ser formada por um metal e um não metal, é muitas vezes considerada um material cerâmico. No âmbito da engenharia, muito vem sido discutido acerca da grafita. Nesse contexto, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: Os carbonos adjacentes no hexágono estão ligados covalentemente, ao passo que uma rede na outra está conectada mediante ligações intermoleculares do tipo Van der Waals (ligações fracas). Isso explica o porquê da aplicação da grafita na área automotiva.
QUESTÃO
O conhecimento acerca dos compósitos permite projetar materiais com combinações de propriedades melhores que as encontradas em qualquer liga metálica, cerâmica ou material polimérico. Essa classe de materiais surgiu na metade do século XX. Com base nos conceitos básicos dos compósitos, assinale a alternativa correta.
Resposta correta: Compósito pode ser considerado como qualquer material multifásico, que, de acordo com o princípio da ação combinada, são combinações criadas para atender às demandas de engenharia.
QUESTÃO
Os polímeros podem ser divididos em várias categorias, e para cada uma existe uma diversa gama de aplicações. Dentro desse contexto, os vários tipos de polímeros compreendem os plásticos, os elastômeros, as fibras, os adesivos, as espumas e os filmes. É papel do engenheiro conhecer um pouco dessas aplicações, associando-as com as estruturas e peculiaridades dos polímeros.
A partir disso, analise as afirmativas a seguir:
I - Os plásticos (polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, poliestireno, poliéster) são mais empregados e podem ser subclassificados em termofixos, termoplásticos e termovidros.
II - Embora a borracha natural seja muito utilizada, o elastômero sintético mais importante é o SBR, usado predominantemente em pneus de automóveis com aditivos.
III - Os filmes possuem uma ampla aplicação como sacos para embalagem de produtos alimentícios, e as características importantes são: alto grau de flexibilidade, resistência à tração e ao rasgamento e alta permeabilidade a alguns gases, especialmente vapor d’água.
IV - As espumas são geralmente utilizadas com o almofadas em automóveis, colchões e embalagens e como isolantes térmicos. Os materiais termoplásticos e termofixos são empregados como espumas; como, por exemplo, o poliuretano, que tem pequenos poros e bolhas de gases aprisionados.
Está correto o que se afirma em:
Resposta correta: II e IV, apenas.
QUESTÃO
Os materiais cerâmicos são amplamente utilizados no cotidiano. Por isso, faz-se imprescindível o conhecimento rigoroso das possíveis imperfeições presentes nos compostos cerâmicos e suas nuances. Dentre estas, tem-se o defeito Schottky, o defeito Frenkel, as impurezas e a estequiometria.
A seguir, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: A falta da estequiometria pode ocorrer para alguns materiais cerâmicos e ainda assim manter o balanço de cargas equilibrado, como é o caso do óxido de ferro (wustita).
QUESTÃO
O estado cristalino pode estar presente nos materiais poliméricos, bem como o estado amorfo. Em função dos seus tamanhos e da sua complexidade, as moléculas dos polímeros são, em geral, apenas parcialmente cristalinas (ou semi cristalinas), com regiões cristalinas dispersas no material amorfo restante.
A respeito dos seus conhecimentos sobre a estrutura dos polímeros, avalie as asserções abaixo:
I - A maioria dos polímeros em rede e com ligações cruzadas são totalmente cristalinos.
Porque
II - O grau de cristalinidade de um polímero depende da taxa de resfriamento durante a solidificação, assim como da configuração da cadeia.
A seguir, assinale a alternativa correta:
Resposta correta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
QUESTÃOA borracha pode passar por um processo conhecido como vulcanização para melhorar as suas propriedades mecânicas. Essa é uma prática comum nas grandes empresas que produzem pneus. Sobre a borracha natural, que é formada por monômeros de isopreno, e a aplicação de enxofre nela, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I - A borracha natural e a borracha sintética, fabricadas a partir de derivados de isopreno, pertencem à classe de polímeros do grupo dos elastômeros.
II - A reação química da borracha natural com o enxofre é denominada vulcanização.
III - A vulcanização propicia um aumento na resistência à tração do material, uma vez que as cadeias poliméricas permanecem mais fortemente ligadas.
IV - A vulcanização, embora aumente a resistência da borracha natural, diminui a dureza para melhor moldar os pneus.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta correta: V, V, V, F.