Avaliação I Ciência e Propriedade dos Materiais

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1As propriedades dos metais dependem das características dos seus átomos, e do arranjo espacial desses átomos no material sólido. Essas duas variáveis ajudam a prever algumas características desses materiais. Sobre os metais e seu arranjo atômico, analise as afirmativas a seguir:
I- Os metais são bons condutores em virtude do seu arranjo cristalino, pois átomos estão mais próximos entre si, o que permite a condução de elétrons das camadas mais internas do átomo.
II- Os metais são maleáveis (deformáveis plasticamente), pois existem lacunas atômicas que apresentam baixa rigidez na temperatura ambiente. As lacunas geram uma menor força de ligação da estrutura, permitindo a deformação da estrutura.
III- Os átomos dos metais geralmente são arranjados em estruturas do tipo cúbica. Essas estruturas são caracterizadas por uma maior simetria e maior número de sistemas de escorregamento do que estruturas típicas dos materiais cerâmicos.
IV- Conhecendo a estrutura cristalina de um determinado metal e suas características químicas, é possível determinar algumas propriedades de forma aproximada, como a densidade do material sólido.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As afirmativas III e IV estão corretas.
B
As afirmativas II e III estão corretas.
C
As afirmativas I e IV estão corretas.
D
As afirmativas I e II estão corretas.
2Os materiais compósitos são uma classe específica de materiais. Estão presentes em diversas áreas, sendo utilizados na fabricação de itens que exigem resistência mecânica ou combinações de propriedades específicas. Com relação a esse tipo de material, assinale a alternativa CORRETA:
A
A indústria automobilística absorve grande parte dos desenvolvimentos na área de materiais compósitos. Um bom exemplo são as carrocerias de automóveis, hoje produzidas em chapas de material compósito, que consistem em uma matriz de aço carbono contendo fibras de vidro e poliamida.
B
Os compósitos são caracterizados pela combinação de metais com polímeros. Até os dias de hoje não é possível combinar metais com cerâmicas e cerâmicas com polímeros, em virtude das diferenças químicas e estruturais.
C
Os compósitos são materiais que contém as três classes de materiais: metais, polímeros e cerâmicas. Esses materiais combinam em um único material as melhores características dessas três distintas classes de materiais.
D
Os compósitos são materiais que combinam diferentes classes de materiais: polímeros, cerâmicas e metais, em um mesmo material. Dessa forma, é possível aliar, por exemplo, a resistência mecânica à tração das cerâmicas com a resistência ao impacto dos polímeros.
3Engenheiros alemães estão desenvolvendo uma alternativa sustentável para a produção de plásticos de alto desempenho usando terpenos, que são hidrocarbonetos encontrados em madeira rica em resina. Na produção de celulose, quando a madeira é quebrada para separar as fibras de celulose, os terpenos são isolados em grandes quantidades, surgindo como um subproduto, o óleo de terebintina. Paul Stockmann e seus colegas do Instituto de Bioengenharia e Engenharia de Interfaces desenvolveram um método escalonável para a escala industrial que converte o óleo de terebintina em precursores dos plásticos conhecidos como poliamidas. As poliamidas desempenham um papel importante na fabricação de componentes estruturais de alta qualidade, pois não apenas são resistentes ao impacto e à abrasão, como também resistem a muitos produtos químicos e solventes. Hoje, as poliamidas são produzidas principalmente a partir de petróleo bruto - o petróleo também é um hidrocarboneto, apenas considerado não renovável. Com base no exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) A principal vantagem da produção da poliamida a partir de terpenos é a substituição da fonte tradicional (petróleo) pela madeira. A madeira, diferentemente do petróleo, é um recurso renovável.
( ) A produção de poliamida pelo método proposto apresenta grandes vantagens tecnológicas e econômicas em relação ao método de produção tradicional.
( ) As poliamidas são caracterizadas pela alta resistência ao ataque químico de solventes.
( ) As poliamidas são polímeros normalmente extraídos de alguns tipos de madeiras, as quais são ricas em resina, em processo já estabelecidos industrialmente e em grande escala.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bioplastico-transparente-termicamente-estavel&id=010160181010#.W9EBoXtKgdU. Acesso em: 24 out. 2018.
A
F - V - F - V.
B
V - V - V - V.
C
V - F - V - F.
D
V - V - V - F.
4As características que distinguem um material cristalino de um material amorfo estão relacionadas à ordenação dos seus átomos. Em um material cristalino, os átomos são ordenados de acordo com padrões, e essa configuração é de longo alcance. A respeito da cristalinidade dos materiais, analise as seguintes sentenças:
I- Um material tipicamente cristalino, como o alumínio, quando resfriado até temperatura ambiente a partir do estado líquido, apresentar-se-á cristalino ao final do processo, independente da taxa de resfriamento utilizada.
II- Os materiais monocristalinos são fabricados em processos de fabricação comuns, como fundição e usinagem, não havendo necessidade de controle dos parâmetros de processamento.
III- O vidro comum é um exemplo de material amorfo.
IV- Os materiais metálicos de uso comum, como os aços, são usualmente policristalinos.
Agora, assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças I e II estão corretas.
B
Somente a sentença III está correta.
C
As sentenças I e IV estão corretas.
D
As sentenças III e IV estão corretas.
5Os polímeros apresentam estruturas formadas por longas cadeias contendo carbono, bem como outros elementos, tais como o hidrogênio, o cloro, e o flúor. Sobre os polímeros e suas características, assinale a alternativa CORRETA:
A
O politetrafluoretileno (PTFE), conhecido pelo nome comercial "Teflon", apresenta em seu monômero dois átomos de carbono, dois átomos de hidrogênio e dois átomos de cloro.
B
O politetrafluoretileno apresenta semelhanças, tanto em seu monômero, como em suas propriedades físicas, com o polietileno. Ambos apresentam resistência em temperatura equivalente.
C
Os polímeros são denominados hidrocarbonetos, tendo em vista que em sua estrutura sempre haverá, obrigatoriamente, carbono e hidrogênio. Além do carbono e hidrogênio, outros tipos de átomos podem estar presentes no monômero.
D
A unidade elementar de um polímero é o monômero, estrutura equivalente à célula unitária dos metais. Uma cadeia polimérica consiste na junção de diversos monômeros. O polímero é composto por diversas cadeias poliméricas.
6Materiais cristalinos apresentam arranjo ordenado e de longo alcance de seus átomos. No entanto, existem defeitos na estrutura cristalina que alteram a ordenação prevista pela célula unitária. As discordâncias são um desses tipos de defeitos. Com relação a esse tipo de defeito de rede, analise as afirmativas a seguir:
I- As discordâncias são defeitos localizados na rede cristalina, em que alguns átomos estão desalinhados. Elas podem ser de três tipos: linear, espiral ou mista.
II- Apesar de se tratar de um defeito na rede cristalina, como não se trata de um defeito macroscópico, não afeta significativamente as propriedades do material.
III- Um material obtido a partir do processo de fundição não apresenta discordâncias. Os defeitos da estrutura surgem com a deformação por ação de uma força mecânica externa.
IV- As discordâncias podem se movimentar no material quando aplicamos energia mecânica. O movimento das discordâncias deflagra a deformação plástica do material.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As afirmativas I e IV estão corretas.
B
Somente a afirmativa I está correta.
C
As afirmativas III e IV estão corretas.
D
As afirmativas II e III estão corretas.
7"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 estruturaislargamente 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, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) O novo material apresenta como principais características a elevada resistência mecânica e a possibilidade de ser reciclado.
( ) No estudo, uma solução aquosa de grafite e celulose em alta concentração foi dispersa em camadas de 20 mm de espessura.
( ) As folhas geradas pela deposição de camadas sucessivas do material apresentam resistência mecânica seis vezes maior que a do aço inoxidável.
( ) As ligações primárias dos materiais estruturais são responsáveis pelas suas excelentes propriedades mecânicas, no entanto, a reciclagem é dificultada pelo alto consumo energético para quebra dessas ligações.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=madeira-grafite-supera-titanio-fibras-carbono&id=010160200115#.Xpepc8hKiUk. Acesso em: 15 abr. 2020.
A
V - V - V - F.
B
V - F - F - V.
C
F - V - F - V.
D
F - F - V - V.
8Os polímeros são materiais compostos por cadeias contendo carbono. Polietileno (PE), polipropileno (PP) e policloreto de vinila (PVC) são exemplos dessa classe de materiais. Com relação às características e propriedades desses materiais, assinale a alternativa CORRETA:
A
Os polímeros são normalmente processados em altas temperaturas (acima de 900 graus Celsius), fator que torna o processo de fabricação (por exemplo, injeção) caro e economicamente dependente do custo energético.
B
Todos os tipos de polímeros podemos ser reciclados, pois não perdem suas propriedades com reaquecimento para conformação de um novo produto. Essa é uma das principais vantagens do emprego desse tipo de material.
C
Os polímeros são classificados como termofixos ou termoplásticos. Os polímeros termoplásticos podem ser facilmente reciclados, pois mantém as suas propriedades com o processo de reaquecimento para posterior conformação em um novo produto.
D
Quando comparados aos metais, apresentam melhor resistência à oxidação, especialmente aquela causada pelos raios UV. Isso se deve à elevada energia de ligação entre as cadeias poliméricas.
9Materiais puros (por exemplo, ferro puro comercial), apresentam, invariavelmente, certo nível de impurezas. De fato, muito materiais são desenvolvidos com base em concentrações determinadas de impurezas, visando alterar as propriedades do material de base. Com relação ao exposto, analise as afirmativas a seguir:
I- As impurezas podem ser de dois tipos: substitucional ou intersticial. Quando a impureza é do tipo intersticial, o átomo de impureza (solvente) substitui o átomo do soluto em uma das lacunas do material.
II- A característica que determina o tipo de solução sólida (substitucional ou intersticial) entre dois diferentes elementos químicos é a diferença entre os raios atômicos dos átomos envolvidos.
III- Quando a solução sólida é do tipo intersticial, o átomo do soluto ocupa o interstício entre os átomos do solvente.
IV- O átomo do soluto geralmente apresenta um raio atômico menor do que o raio do interstício. Essa configuração gera tensões compressivas no interior da rede cristalina, diminuindo a força de ligação e a dureza do material.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
Somente a afirmativa IV está correta.
B
As afirmativas III e IV estão corretas.
C
As afirmativas II e III estão corretas.
D
As afirmativas I e III estão corretas.
10Os semicondutores são materiais que apresentam baixa condutividade quando comparados aos metais condutores. O nível de condutividade desses materiais pode ser ajustado através do controle de impurezas presentes. Com relação aos semicondutores, assinale a alternativa CORRETA:
A
O semicondutores propiciaram o desenvolvimento de cabeamentos capazes de conduzir uma elevada carga elétrica e com baixas perdas.
B
Os semicondutores são caracterizados por metais condutores, em que adiciona-se na matriz metálica partículas de polímeros termoplásticos.
C
O conhecimento e desenvolvimento dos materiais semicondutores propiciou o desenvolvimento dos transistores e diodos.
D
Os semicondutores são largamento utilizados na fabricação de placas cerâmicas refratárias.