Química Geral e Ciência dos Materiais Atividade - 2

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1.A compreensão dos diagramas de fases para sistemas de ligas é imprescindível, 
pois existe uma notável correlação entre a microestrutura e as propriedades 
mecânicas, sendo o desenvolvimento da microestrutura em uma liga relacionada às 
características do seu diagrama de fases. Os diagramas de fases, por conseguinte, 
fornecem informações valiosas sobre os fenômenos da fusão, fundição e cristalização. 
 
Com relação aos conceitos elementares, analise as afirmativas a seguir e assinale V 
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
1. ( ) A solução sólida consiste em pelo menos dois tipos diferentes de átomos; 
onde os átomos de solvente ocupam posições substitutivas ou intersticiais no 
retículo cristalino do soluto. 
2. ( ) O conceito de limite de solubilidade é importante, pois a adição de soluto 
em excesso pode resultar na formação de uma outra solução sólida de outro 
composto. 
3. ( ) Defini-se uma fase como uma parte homogênea de um sistema que possui 
características físicas e químicas uniformes. Assim, todo material que é puro 
pode ser considerado como sendo uma fase, mas toda liga metálica é 
heterogênea (mais de uma fase). 
4. ( ) Ligas binárias são mais usualmente trabalhadas, devido à simplicidade das 
mesmas, onde três regiões estão presentes nesses diagramas: um campo alfa, 
um campo líquido e um campo bifásico. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
• V, V, V, F. 
• F, V, V, V 
• V, V, F, F. 
• F, V, F, V. 
• F, V, V, F. 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois se tomarmos como exemplo uma 
mistura de açúcar com água, após atingir o limite de solubilidade deste soluto na 
água, formar-se-á um corpo de fundo (açúcar decantado). Portanto, dois sistemas e 
duas fases distintas são apresentados (água e açúcar e o corpo de fundo). As ligas 
metálicas são soluções sólidas de metais diferentes; por conseguinte, trata-se de 
compostos heterogêneos. 
 
 
 PRÓXIMA QUESTÃO 
 
No princípio do século XX, o conceito de luz foi incorporado definitivamente à luz. Por 
conseguinte, possibilitou-se o desenvolvimento do conhecimento sobre estruturas 
cristalinas mediante a utilização de técnicas de difração de raio-X. Estas técnicas 
possibilitam a obtenção de informações relevantes para a caracterização dos 
materiais. A figura abaixo mostra o funcionamento de um tubo de raio-X. 
 
 
A partir do exposto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
1. Com a utilização dessa técnica, pode-se obter informações acerca das 
dimensões das células unitárias, presença de defeitos e orientação da rede 
cristalina. 
 
 
Porque 
 
1. Uma vez que o feixe incida sobre um conjunto de átomos ordenados (estrutura 
amorfa), se este feixe monocromático tiver comprimento de onda com valor 
semelhante aos espaçamentos entre tais átomos, então ocorrerá apenas 
interferências destrutivas. 
 
 
 A seguir, assinale a alternativa correta: 
• 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
• As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa 
correta da I. 
• As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta 
da I. 
• A asserção I é uma proposição verdadeira e a asserção II é uma proposição falsa . 
• As asserções I e II são proposições falsas. 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois os raios-x fazem parte do espectro 
da radiação eletromagnética, assim como as ondas de rádio, microondas, 
infravermelho, etc. Este ensaio, por sua vez, consiste em uma técnica útil de 
caracterização dos materiais para o âmbito da engenharia. 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
Analise as estruturas a seguir: 
 
Os materiais sólidos e metálicos presentes em nosso cotidiano (alumínio, ferro, 
magnésio, cobre) são categorizados segundo a regularidade pela qual seus átomos 
estão arranjados uns em relação aos outros. Assim, essas disposições de átomos 
podem ser encontradas como tipo (1), (2) e (3) nas imagens acima. Nesse contexto, 
analise as afirmativas a seguir: 
 
1. As estruturas 1, 2 e 3 referem-se, respectivamente, à CCC, CFC e HC. 
2. As três estruturas explanadas acima são exemplos de diferentes células 
unitárias, isto é, representações mais simples de uma pequena unidade da 
rede cristalina de um sólido metálico. 
3. O fator de empacotamento, que pode variar de 0 a 1, depende essencialmente 
de três fatores: Número de átomos (modelo esfera rígida), volume dos átomos 
e o raio dos mesmos. 
4. As propriedades dos sólidos cristalinos do nosso cotidiano não dependem da 
estrutura cristalina destes materiais. 
Está correto o que se afirma em: 
• II, III e IV, apenas. 
• II e III, apenas. 
• I e II, apenas. 
• I, II e IV, apenas. 
• I, II e III, apenas. 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a célula unitária é uma escolha 
conveniente e simplificadora para representar a simetria da estrutura cristalina. O 
fator de empacotamento, por sua vez, como refere-se ao nível de ocupação de 
átomos representados por esferas rígidas em uma célula unitária, logo irá depender 
desses três fatores. 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
Você foi chamado para avaliar dois materiais para a construção de uma mola. Esses 
materiais, denominados A e B, possuem as seguintes propriedades mecânicas: 
material A, o limite de elasticidade ocorre para uma deformação de 0,01 (u.a), e o 
módulo de elasticidade é 1000 MPa; material B, o limite de elasticidade ocorre para 
uma deformação de 0,05 (u.a), e o módulo de elasticidade é 200 MPa. Ambos os 
materiais evidenciam um comportamento linear-elástico até o limite de elasticidade 
(limite de proporcionalidade). Nesse sentido, assinale a alternativa que estime qual o 
material em que a mola terá a maior capacidade de armazenar energia: 
 
• B, que é capaz de armazenar uma energia de magnitude 250.000 J/m 3. 
• A, que é capaz de armazenar uma energia de magnitude 1.250.000 J/m 3. 
• B, que é capaz de armazenar uma energia de magnitude 100.000 J/m 3. 
• A, que é capaz de armazenar uma energia de magnitude 5.000.000 J/m 3. 
• B, que é capaz de armazenar uma energia de magnitude 20.000 J/m 3 . 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o material B é capaz de armazenar 
5x mais energia que o A (que absorve 50.000 J/m 3). É possível aplicar a geometria 
básica, calculando pela área do triângulo formado até o limite de proporcionalidade 
ou utilizar a fórmula de módulo de resiliência. 
 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
A lei de Hooke, equação importante para o âmbito de projetos, consiste em uma 
relação entre tensão e a deformação de engenharia para uma deformação 
exclusivamente elástica. O módulo de elasticidade, também conhecido como módulo 
de Young, representa a constante de proporcionalidade dessa equação. 
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I. Quanto maior a magnitude do módulo de elasticidade, mais rígido será o material, 
ou menor será a deformação elástica resultante da aplicação de uma dada tensão. 
 
Pois 
 
II. A grandeza do módulo de elasticidade é uma variável de resistência à separação de 
átomos circunvizinhos, ou seja, das forças de ligação interatômicas, não sendo este 
parâmetro alterado com o aumento de temperatura. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
• As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa 
correta da I. 
• A asserção I é uma proposição verdadeira e a asserção II é uma proposição falsa. 
• As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta 
da I. 
• As asserções I e II são proposições falsas. 
• A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o módulo de elasticidade refere-se 
à rigidez de um material, fazendo menção a quão forte estão ligados essesátomos 
na sua estrutura reticular. Por conseguinte, entende-se como uma medida de 
resistência a separação desses átomos. Materiais cerâmicos terão valores muito 
altos, ao passo que a maioria dos metais terá um valor inferior. 
 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
Alguns conceitos-chave da física e da ciência dos materiais são muito empregados no 
meio corporativo e até em nosso dia a dia. Por exemplo, “ser uma pessoa resiliente”, 
ou ser alguém “tenaz” e até mesmo “ser alguém frágil” são frases corriqueiras. 
Importante entendê-las na origem e nas suas aplicações técnicas. Nesse contexto, 
associe cada conceito ao seu respectivo sentido físico: 
 
1. Resiliência 
2. Tenacidade 
3. Ductilidade 
 
 
( ) Capacidade de absorver energia por unidade de volume em regime elástico, 
retornando ao estado inicial ao cessar a carga. 
( ) Quantidade de energia absorvida até a tensão de ruptura do material. 
( ) Grau de alongamento provocado até a ruptura do material. 
 
A partir das relações feitas anteriormente, assinale a alternativa que apresenta a 
sequência correta: 
 
• 2, 1, 3. 
• 3, 2, 1. 
• 1, 2, 3. 
• 2, 3, 1. 
• 3, 1, 2. 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a Capacidade de absorver energia 
por unidade de volume em regime elástico, retornando ao estado inicial ao cessar a 
carga = Resiliência. Quantidade de energia absorvida até a tensão de ruptura do 
material = Tenacidade. O contrário da tenacidade é a fragilidade, isto é, os materiais 
cerâmicos são frágeis e logo pouco tenazes. 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
Analise o gráfico a seguir: 
 
É um dever do engenheiro familiarizar-se com as diferentes propriedades mecânicas, 
saber as dimensões e o significados dessas propriedades. Desse modo, esse 
conhecimento será necessário para o projeto de estruturas e componentes que 
utilizem materiais previamente determinados, a fim de que não ocorram níveis 
inaceitáveis de deformação e/ou falhas. 
 
Considerando o gráfico tensão deformação, analise as afirmativas a seguir e assinale 
V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
1. ( ) O material C possui uma maior tensão de ruptura do que o material B. 
2. ( ) O eixo das abscissas é adimensional, ao passo que o eixo das ordenadas 
representa-se por MPa. 
3. ( ) A lei de Hooke é válida para todos os três materiais até o limite de 
proporcionalidade; 
4. ( ) O módulo de elasticidade do material A é maior do que o módulo de 
elasticidade do material C. A, então, poderia ser um material cerâmico, 
enquanto que C poderia ser um alumínio (metálico). 
 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
• F, V, V, V. 
• F, V, F, V. 
• V, V, V, F. 
• V, V, F, F. 
• F, V, V, F 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o material B será mais resistente 
mecanicamente, uma vez que possui maior valor de tensão máxima, bem como 
tensão à ruptura (conforme podemos apreciar a posição do B acima do C). O eixo das 
abscissas X é representado pela deformação (adimensional), enquanto que a tensão 
é representada no eixo Y por MPa. 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
Em uma fábrica, um corpo de prova cilíndrico confeccionado de aço de diâmetro de 
12,8 mm foi submetido a tração até a sua fratura. Esse corpo de prova apresentou 
uma resistência à fratura expressa em tensão de engenharia de 460 MPa. No 
momento da sua fratura, identificou-se uma seção transversal de 10,7 mm. Assim, 
você necessita fazer uma avaliação desse material de aço e de um outro material X 
que apresentou uma redução percentual de área de 60%. Calcule a ductilidade em 
termos de redução percentual de área do aço, avalie se ele é mais dúctil ou menos 
dúctil do que o material X e assinale a alternativa correta: 
 
• 40%, o aço é menos dúctil que o X. 
• 70%, o aço é mais dúctil que o X. 
• 30%, o aço é menos dúctil que o X. 
• 30%, o aço é mais dúctil que o X. 
• 40%, o aço é mais dúctil que o X. 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, uma vez que a ductilidade é uma medida 
do grau de deformação plástica que foi suportado até o momento da fratura. Por 
conseguinte, se o material X apresentou um valor de uma magnitude superior, este 
deformar-se-á mais antes de romper. 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
As discordâncias são defeitos associados à deformação mecânica, sendo estes do 
tipo linear ou unidimensional em torno do qual alguns átomos estão desalinhados. A 
maioria das discordâncias encontradas nos materiais cristalinos provavelmente não 
são nem puramente aresta (cunha) tampouco puramente espiral (hélice), mas exibirão 
componentes de ambos os tipos, sendo denominadas de discordâncias mistas. 
 
Com base no apresentado, assinale a alternativa correta: 
 
• As discordâncias estão presentes em todos os materiais, porém há pouca 
interferência nas propriedades mecânicas dos mesmos. 
• A discordância do tipo de aresta ou cunha pode ser considerada como 
consequência da tensão cisalhante que é aplicada para produzir a distorção. 
• As discordâncias estão presentes em todos os materiais cristalinos e podem s er 
observadas através de técnicas de microscopia eletrônica. 
• O vetor de Burgers não é uma teoria usual e adequada para expressar a magnitude 
e a direção da distorção nos materiais cristalinos. 
• As unidades das distorções são expressas usualmente em litros e o tratamento 
térmico pode diminuir a densidade das discordâncias em uma ordem de 100.000 
litros. 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a microscopia óptica é a técnica 
empregada para estudar a microestrutura dos materiais e, sim, todos os materiais 
cristalinos contêm alguma discordância que foi introduzida mediante o processo de 
solidificação, deformação plástica ou como efeito das tensões térmicas resultantes 
de um resfriamento abrupto, rápido. 
 
PRÓXIMA QUESTÃO 
 
 
Um fenômeno comum na engenharia dos materiais é a alotropia ou polimorfismo. 
Quando um ametal ou metal apresenta, em diferentes condições de processo, 
distintas estruturas cristalinas, diz-se, então, que essas estruturas são alotrópicas do 
elemento. Nesse sentido, assinale a alternativa correta: 
 
• O diamante possui uma estrutura cristalina análoga ao grafite e, por essa razão, é 
um clássico exemplo de poliformismo. 
• O ferro, principal constituinte do aço, pode apresentar estrutura cristalina CCC e 
CFC a depender da temperatura de trabalho. 
• O grafite é mole devido ao fato das suas ligações serem covalentes, ao passo que 
o diamante é duro por apresentar ligações covalentes em apenas alguns planos; 
• A temperatura e a pressão não são condições de processo importantes para os 
tratamentos térmicos dos metais. 
• O vidro, por ser um exemplo de sólido cristalino, apresentará alótropos relevantes 
para o âmbito industrial. 
 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o ferro é um caso típico de 
alotropia, onde em processos metalúrgicos a mudança de certas propriedades do aço 
(Fe + C) ocorrerá mediante os tratamentos térmicos (mudança de temperatura) . O 
diagrama de ferro e carbono, por exemplo, ilustra tais mudanças.