ATIVIDADE 2- QUÍMICA ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO

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ATIVIDADE 2- QUÍMICA
Kathyleen Rabello
1- 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.
Fonte:  Hmilch (2008). Disponível em: < https://www.google.com/url?q=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Roentgen-Roehre.svg&sa=D&source=hangouts&ust=1581352041418000&usg=AFQjCNF__oPxEfiUd5Lx22Kmh1p-sK8vTA>. Acesso em: 09 fev. 2020.  
 
 
A partir do exposto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
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 verdadeira e a asserção II uma proposição falsa (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.)
2- Analise as estruturas a seguir:
 
   
                                     Fonte: Adaptada de Kuno Toming / 123RF.
 
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:
 
A. As estruturas 1, 2 e 3 referem-se, respectivamente, à CCC, CFC e HC.
B. 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.
C. 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.
D. As propriedades dos sólidos cristalinos do nosso cotidiano não dependem da estrutura cristalina destes materiais.
II e III apenas (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.)
3- 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 ferro, principal constituinte do aço, pode apresentar estrutura cristalina CCC e CFC a depender da temperatura de trabalho (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.)
4- 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.
As discordâncias estão presentes em todos os materiais cristalinos e podem ser observadas através de técnicas de microscopia eletrônica (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.)
5- Os cristais visualizados na prática nunca são totalmente perfeitos, apresentando defeitos de diversas categorias. As imperfeições impactam diretamente nas várias características dos materiais, como: deformação plástica, resistência mecânica, transformações de fase, propriedades elétricas e propriedades químicas.
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. A vacância é um defeito pontual no qual há vazios, ausência de átomos em posições da estrutura cristalina.
 
Pois
 
II. Pelo aumento da temperatura, há vibração dos átomos em torno de suas posições.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I (a asserção I é uma proposição verdadeira, já que a vacância é um defeito pontual em que há sítios desocupados no retículo. A asserção dois, por sua vez, também é verdadeira, já que o aumento da temperatura eleva a energia cinética dos átomos e, assim, desencadeia a vibração. Portanto, o aumento da temperatura é responsável pela ocorrência das vacâncias.)
6- 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: 30%, o aço é menos dúctil que o X (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.)
7- Você está prestando uma consultoria de engenharia mecânica. Na hipotética fábrica em análise, o portfólio de produtos é grande, porém não é feito um ensaio prévio de materiais nos produtos finais. Tração, dureza, torção e cisalhamento são ensaios típicos que precisam ser feitos para atender à aplicação e qualidade de peças mecânicas. A partir do exposto, associe o tipo de material (em quatro linhas de produção diferente) ao ensaio adequado:
 
· Tração
· Dureza
· Torção
· Cisalhamento
 
( ) Material que é necessário medir satisfatoriamente a sua resistência, principalmente acompanhando as deformações distribuídas em toda a sua extensão.
(  ) Material em que é necessário conhecer a sua deformação plástica localizada.
(  ) O produto é o virabrequim de automóvel (recebe as forças geradas pelo movimento dos pistões, transformando-as em torque onde o esforço é aplicado no sentido de rotação).
(  ) Produtos dessa linha são acabados como pinos, rebites, parafusos e chapas.
1, 2, 3, 4 (pois Material que é necessário medir satisfatoriamente a sua resistência, principalmente acompanhando as deformações distribuídas em toda a sua extensão = Tração. Material em que é necessário conhecer a sua deformação plástica localizada = Dureza. O produto é o virabrequim de automóvel (recebe as forças geradas pelo movimento dos pistões, transformando-as em torque onde o esforço é aplicado no sentido de rotação) = Torção. Produtos dessa linha são acabados como pinos, rebites, parafusos e chapas = Cisalhamento. O diamante e o grafite, embora sejam alótropos do carbono, possuem propriedades muito diferentes. A broca é confeccionada com diamante, poiseste material propiciará uma maior resistência a deformação plástica localizada, mantendo a sua integridade. Portanto, é ideal para perfurações.)
8- Analise o diagrama de fases do sistema de Cobre-Prata que está representado na figura a seguir:
Fonte:  Adaptado de CALLISTER Jr., W.D. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais. 7ª Ed. Editora LTC. Rio de Janeiro, 2006, p 254.
 
 
Considerando que alfa e beta são ricas em cobre e prata, respectivamente, analise as afirmativas a seguir.
 
· A fase alfa tem ponto de fusão no ponto F e esse diagrama é classificado como eutético.
· A composição de cobre na liga a qual apresenta menor temperatura de fusão corresponde a 28,1 % Cu.
· A quantidade de fase líquida presente na liga a 780 °C, com composição de 20 %  de Ag, é de aproximadamente 18,8%.
· A solubilidade máxima do cobre na beta é representado no diagrama pelo ponto G.
I, III e IV, apenas (a afirmativa I está incorreta porque o ponto de fusão da fase alfa é no ponto A e não no ponto F, no entanto, a segunda parte da afirmativa está correta
quando diz que o diagrama é eutético. As demais afirmativas estão totalmente corretas.)
9- Analise o diagrama a seguir:
 
 
Fonte: Autoria própria (2019)
 
Os diagramas de tensão x deformação são úteis para os engenheiros, pois através deles é possível extrair informações relevantes acerca do comportamento dos materiais. Considere que a curva mostrada  na figura corresponde à  curva de tensão versus
deformação de engenharia de um aço comumente empregado nas construções.
 
 Analise as afirmações a seguir:
 
· A área associada a letra K é representa o módulo de resiliência.
· O ponto I representa o limite de resistência à tração (LR), e após esta tensão começa o fenômeno da estricção.
· A letra F representa a tensão de escoamento ou limite de escoamento.
· A tenacidade pode ser representada pela soma das áreas K, L, M e N, e representa a energia.
I, II, III e IV (odas as afirmativas estão corretas. Muitos confundem, mas a inclinação da reta referente apenas ao comportamento elástico do material, é o módulo de elasticidade. Já a área da figura corresponde ao módulo de resiliência, uma propriedade diferente.)
10- Analise o gráfico a seguir:
 
Fonte: Autoria própria (2019).
 
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).
F,V,V,V (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.)