Instrumentação Científica e Tratamento Dados Experimentais - AS II

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INSTRUMENTAÇÃO CIENTÍFICA E TRATAMENTO DE DADOS EXPERIMENTAIS - 40h_Turma_01_032022
Material Referencial ATIVIDADES DA DISCIPLINA
Fazer teste: AS II 
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Instruções
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PERGUNTA 1
Análise Térmica é um termo que abrange um grupo de técnicas
nas quais uma propriedade física ou química de uma substância,
ou de seus produtos de reação, é monitorada em função do tempo
ou temperatura, enquanto a temperatura da amostra, sob uma
atmosfera específica, é submetida a uma programação controlada.
Desta forma, a análise térmica tem seu campo de atuação voltado
ao estudo de processos tais como: catálises e corrosões;
propriedades térmicas e mecânicas como expansão térmica e
amolecimento; diagramas de fase; entalpias de transições; graus
de cristalinidade e transição vítrea de polímeros – para citar
apenas alguns. O diagrama que segue resume o que foi dito.
Figura 4
 
O termograma que segue representa a cristalização isotérmica de
uma amostra de Polietileno (PE).
 
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a.
b.
c.
d.
e.
Figura 5
Fonte: Adaptado de analisestermicas.com.br
 
Sobre a técnica Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) são
feitas as seguintes afirmações:
 
I. A diferença básica entre DSC e DTA (Análise Térmica
Diferencial) é que a primeira é um método calorimétrico no qual
são medidas diferenças de entalpia da amostra em relação a um
material de referência termicamente inerte, enquanto que na DTA
são registradas diferenças em temperatura.
 
II. A técnica DSC não é adequada para investigar sólidos
compactos, tampouco plásticos, borrachas, resinas ou outros
materiais orgânicos, cerâmicas, vidros, compósitos, metais,
materiais de construção, pós como fármacos ou minerais, fibras,
tecidos amostras viscosas como pastas, cremes ou gel, líquidos.
 
III. As semelhanças entre os resultados obtidos por Calorimetria
Exploratória Diferencial (DSC) e Análise Térmica Diferencial (DTA)
nos permite concluir que essas técnicas são idênticas.
 
IV. Quando ocorre uma transição endotérmica em DSC, a energia
liberada pela amostra é compensada pela diminuição da energia
que ela libera para manter nula a diferença de temperatura.
 
V. No DSC de fluxo de calor a amostra e a referência são
colocadas em compartimentos diferentes com fontes de
aquecimento individuais, onde a temperatura e a energia são
monitoradas e geradas por filamentos de platina idênticos.
 
É correto o que se afirma em:
I, IV, apenas
I, apenas
I e II, apenas
II, III e V, apenas
III e V, apenas
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PERGUNTA 2
Os métodos de análises térmicas podem ser considerados
interdisciplinares, haja vista serem importantes em vários setores,
destacando-se: Química, Metalurgia, Cerâmica, Geologia,
Mineralogia, Oceanografia, Botânica, Agronomia, Ecologia e
Tecnologia de Alimentos. As principais técnicas mais difundidas e
utilizadas são: análise termogravimétrica (TGA), termogravimetria
derivada (DTG), análise térmica diferencial (DTA), calorimetria
exploratória diferencial (DSC), análise termomecânica (TMA),
análise dinâmico-mecânica (DMA), análise de gás emitido (EGA) e
Termoptometria.
 
A figura a seguir mostra perfis obtidos para decomposição térmica
de um determinado material. As linhas cheias representam as
curvas obtidas pela técnica TGA, enquanto as linhas pontilhadas
referem-se à DTG.
Figura 7
Fonte: Adaptado de analisestermicas.com.br
 
Analise as informações que seguem:
I. As curvas de TGA são mais convenientemente analisadas com
resultados simultâneos de DTG.
 
II. Com a curva de DTG é possível identificar em quantas etapas
ocorre uma decomposição térmica ou uma degradação termo-
oxidativa.
 
III. Na figura, o quadro “a” mostra perfis térmicos correspondentes
a uma reação que ocorre em uma única etapa e em estreita faixa
de temperatura; no quadro “b” tem-se perfis consistentes com a
ocorrência de duas reações que são parcialmente sobrepostas; o
quadro “c” representa duas reações, a primeira ocorrendo
lentamente (I), seguida por outra (II) que ocorre rapidamente; o
quadro “d” corresponde a uma série de reações secundárias ou
menores que ocorrem simultaneamente ou próximas à reação
principal.
 
IV. Na figura, o quadro “a” mostra perfis térmicos correspondentes
a uma reação que ocorre em uma única etapa e em estreita faixa
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a.
b.
c.
d.
e.
de temperatura; no quadro “b” tem-se perfis consistentes com a
ocorrência de três reações; o quadro “c” representa uma única
reação; o quadro “d” corresponde a uma série de reações
secundárias ou menores que ocorrem simultaneamente ou
próximas à reação principal.
 
V. Com a curva de DTG não é possível identificar em quantas
etapas ocorre uma decomposição térmica ou uma degradação
termo-oxidativa.
 
Estão corretas:
I, II e IV, apenas
I e IV, apenas
II e IV, apenas
I, II e III, apenas
I, III e V, apenas
PERGUNTA 3
A Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foi usada para
estudar o comportamento de fases de amostras de chocolate
originários de vários países. De cima para baixo, temos as
seguintes curvas térmicas:
 
Figura 12
Fonte: Smith, M.J. Journal of Chemical Education 93.5 (2016):
898-902.
 
Com base nas curvas de DSC obticas, foram feitas as seguintes
afirmações:
 
I. O chocolate suíço escuro/amargo pode permanecer nas
prateleiras dos supermercados até temperaturas superiores a
35°C, sendo por isso o mais estável termicamente.
 
II. O chocolate português é o que mantém suas propriedades
físicas estáveis em temperaturas mais altas, dentre todas as
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a.
b.
c.
d.
e.
amostras analisadas.
 
III. A 20°C, o chocolate inglês encontra-se completamente
derretido.
 
IV. Entre os chocolates suíços, o ao leite se mantém em boas
condições de estocagem sob temperaturas maiores que o
escuro/amargo.
 
V. O chocolate belga suporta bem uma estocagem até
temperaturas próximas a 25°C.
 
É correto o que se afirma em:
I e II, apenas
I e V, apenas
III e V, apenas
IV e V, apenas
II, III e IV, apenas
PERGUNTA 4
Os polímeros sintéticos estão cada vez mais presentes no nosso
dia a dia, impactando diretamente nossas vidas. As espumas de
colchões, travesseiros, assentos de automóveis, isolantes térmicos
de paredes na construção civil e refrigeradores, isolantes
acústicos, sãotodos confeccionadas de poliuretano (PU); as
garrafas retornáveis de refrigerante são feitas em politereftalato de
etileno (PET), podendo ser reutilizadas até vinte e cinco vezes;
panelas antiaderentes são confeccionadas a partir de uma
superfície polida de alumínio que recebe um primer e, a seguir,
uma composição de politetrafluoretileno (TEFLON); o estádio
Giuseppe Meazza, em Milão, foi coberto com chapas de
policarbonato (PC), que permitem a passagem de luz e filtram os
raios UV, além de servirem como isolante térmico em dias de muito
calor.
 
O estudo da decomposição térmica de polímeros puros ou blendas
poliméricas pode ser realizado por análise termogravimétrica
(TGA). Considere as curvas da análise termogravimétrica obtidas
para quatro polímeros: polietileno (PE), polipropileno (PP),
politetrafluoretileno (PTFE) e policloreto de vinila (PVC),
apresentadas a seguir.
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a.
b.
c.
d.
e.
Figura 1
Fonte: STUART, B. Polymer Analysis. Chichester: John Wiley &
Sons, 2002. p. 203. (adaptada)
 
As fórmulas estruturais dos polímeros analisados estão ilustradas
abaixo:
Figura 2
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
 
Com base na análise do gráfico, foram feitas as seguintes
afirmações:
 
I - o PTFE é termorrígido, pois apresenta a maior temperatura de
decomposição.
 
II - o PTFE se decompõe em temperatura maior que o PE, pois a
energia da ligação C-F é maior que a energia da ligação C-H.
 
III - a cadeia ramificada do PP contribui para maior temperatura de
decomposição em relação à temperatura de decomposição do PE.
 
IV - o patamar observado na curva do PVC deve-se à liberação de
HCl, sendo este fato uma preocupação no seu processo de
reciclagem.
 
Estão corretas:
II e IV, apenas
III e IV, apenas
I e II, apenas
II e III, apenas
I e IV, apenas
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