Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24) AVALIAÇÃO I, AVALIAÇÃO II, PROVA DISCURSIVA E PROVA OBJETIVA FINAL

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Materiais 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 I e III estão corretas.
C
As afirmativas II e III estão corretas.
D
As afirmativas III e IV estão corretas.
2Os polímeros são compostos por cadeias contendo carbono. Essas cadeias apresentam longo comprimento quando comparados a sua unidade básica (mero). Com relação aos polímeros e ao arranjo das cadeias poliméricas, analise as afirmativas a seguir: I- As cadeias poliméricas são compostas por vários meros. Os meros são a menor unidade de arranjo de átomos que descreve a estrutura de uma cadeia do polímero, de forma análoga a uma célula unitária dos materiais metálicos. II- As cadeias poliméricas podem ser arranjadas de forma ordenada, ou desordenada. De fato, uma polímero cristalino é composto por cristalitos. Esses cristalitos contém regiões onde as cadeia estão ordenadas, intercaladas com regiões amorfas. III- A menor unidade de uma cadeia polimérica que a descreve é denominada célula unitária. Os polímeros apresentam estrutura cristalina do tipo hexagonal compacta. IV- Os polímeros apresentam transformações polimórficas em função da temperatura. Os polímeros cristalinos apresentam um transformação displasiva a 573 graus Celsius. Assinale a alternativa CORRETA:
A
As afirmativas I e III estão corretas.
B
As afirmativas I e II estão corretas.
C
As afirmativas II, III e IV estão corretas.
D
Somente a afirmativa I estão correta.
3Os materiais cristalinos são caracterizados por um arranjo espacial de átomos de longo alcance, e que pode ser descrito por uma fração de sua estrutura, denominada célula unitária. As células unitárias são como "tijolos", visto que com a junção de inúmeros desses tijolos, podemos construir o material em questão nas dimensões desejadas. Com relação às células unitárias, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) De posse do raio atômico do elemento químico e do tipo de estrutura cristalina é possível determinar o volume de vazio na célula unitária e, consequentemente, estimar a densidade do material cristalino. ( ) O elemento Ferro apresenta, em temperatura ambiente, uma estrutura cúbica simples. Essa estrutura é caracterizada por um cubo, contendo átomos apenas nas arestas. Assim, o volume de átomos dentro da célula é igual a um átomo. ( ) Em uma estrutura do tipo cúbica de faces centradas (CFC), o número de coordenação, ou seja, o número de átomos que estão ligados a cada átomo, é igual a 12. Já em uma estrutura do tipo cúbica de corpo centrado (CCC) o número de coordenação é 8. ( ) Em um estrutura do tipo CFC, além dos átomos presentes em cada uma das arestas do cubo, a célula unitária comporta um átomo adicional, posicionado no centro da estrutura cristalina, ligado a cada um dos átomos das arestas. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - F - V - V.
B
F - V - F - V.
C
V - V - F - V.
D
V - F - V - F.
4As 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 I e IV estão corretas.
B
As afirmativas I e II estão corretas.
C
As afirmativas II e III estão corretas.
D
As afirmativas III e IV estão corretas.
5Um material monocristalino, como o nome sugere, é composto por apenas um único cristal. Já um material policristalino é composto por vários. A segunda configuração é mais comum entre os materiais de engenharia. Com relação à cristalinidade dos materiais, analise as afirmativas a seguir: I- O número de grãos em um material policristalino irá depender do número de pontos de nucleação gerados no processo de solidificação. II- Quanto maior o número de pontos de nucleação, maior será a área total de contornos de grão gerada ao final do processo de solidificação em relação ao volume solidificado. III- Como a orientação da estrutura cristalina é aleatória nos diferentes grãos, o contorno de grão consistirá em ligações incompletas, devido à falta de alinhamento entre as células cristalinas. IV- Os materiais monocristalinos são de fácil obtenção em escala industrial, porém não apresentam propriedades de interesse tecnológico. Assinale a alternativa CORRETA:
A
As afirmativas I e IV estão corretas.
B
As afirmativas I, II e III estão corretos.
C
Somente a afirmativa I estão correta.
D
As afirmativas II, III e IV estão corretas.
6Muitos metais apresentam estruturas cristalinas cúbicas, as quais apresentam grande simetria. Esse fato propicia o desenvolvimento de muitos sistemas de escorregamento, que facilitam a movimentação de discordâncias na aplicação de tensões mecânicas. Com relação à estrutura cristalina dos metais e seus defeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) As discordâncias são defeitos da estrutura cristalina causados por um desalinhamento de átomos. A quantidade de discordâncias em um material metálico se relaciona com as suas propriedades mecânicas. ( ) As lacunas são um tipo de defeito caracterizado pela ausência de átomos na estrutura cristalina. A quantidade de lacunas diminui com o aumento da temperatura. ( ) As impurezas são defeitos cristalinos caracterizados pela presença de átomos estranhos na composição do metal. A presença desses defeitos sempre piora as propriedades mecânicas dos metais. ( ) As impurezas podem ser de dois tipos: substitucionais, quando substituem o átomo do material, ou intersticiais, quando se alojam nos interstícios da estrutura cristalina. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - F - V - F.
B
F - V - V - F.
C
V - F - F - V.
D
F - V - F - V.
7Ao pensarmos em materiais de engenharia, lembramos mais frequentemente dos metais e dos polímeros, embora os materiais cerâmicos também apresentem aplicações importantes em função de suas características físico-químicas. Sobre essa classe de materiais, assinale a alternativa CORRETA:
A
Uma das vantagens das cerâmicas frente às demais classes de materiais é a suabaixa sensibilidade a defeitos. Isso significa que os defeitos inseridos no processo de fabricação não provocam interferência considerável nas propriedades.
B
A ruptura frágil das cerâmicas oxidas é explicada em parte pelas suas estruturas cristalinas com características assimétricas, aliada ao tipo de ligação química predominantemente iônica e covalente.
C
Os materiais cerâmicos não apresentam elétrons livres, o que culmina em excelentes propriedades elétricas, tornando esses tipos de materiais excelentes condutores elétricos.
D
Os cerâmicos apresentam diversos sistemas de escorregamento, caminhos preferências para a movimentação de discordâncias. Dessa forma, com a aplicação de tensão mecânica experimentam pronunciado encruamento.
8Os materiais compósitos resultam da combinação entre cerâmicas e polímeros, polímeros e metais, ou metais e cerâmicas. Essa combinação visa obter propriedades específicas agregando características de cada material. Sobre os materiais compósitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A combinação visa obter sinergia entre os materiais utilizados par a fabricação do compósito, ou seja, se espera agregar aspectos positivos de ambos os materiais para atender a uma determinada especificação técnica. ( ) A denominada "fibra de vidro" é um material compósito. Esse tipo de material é composto por uma matriz epóxi, em que ficam dispostas as fibras de vidro. A energia mecânica é transferida da matriz polimérica para as fibras. ( ) Uma variedade de insertos para usinagem são fabricados em um material chamado "Widea". Esse material consiste em um matriz metálica (Co, Ni), em que ficam dispostas partículas de grafite (C). O grafite na Widea atua como lubrificante de usinagem. ( ) É possível obter propriedades elétricas controladas (supercondutividade) através da adição de partículas cerâmicas em uma matriz polimérica. As cerâmicas apresentam elétrons livres, o que explica a sua alta condutividade elétrica. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - F - V.
B
V - F - V - F.
C
V - V - F - F.
D
F - F - V - V.
9Os 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
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.
B
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.
C
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.
D
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.
10O desenvolvimento dos biomateriais pode ser considerado um grande avanço na ciência e tecnologia dos materiais. O contínuo desenvolvimento desses materiais propicia diversas melhorias na qualidade de vida das pessoas que utilizam os benefícios gerados pelas pesquisas nessa área. Com relação aos biomateriais, assinale a alternativa CORRETA:
A
São exemplos de biomateriais: próteses ósseas, próteses de silicone e próteses dentárias.
B
Próteses estéticas, tais como as próteses de silicone, não são consideradas biomateriais.
C
Os plásticos biodegradáveis, classificados como biomateriais, são importantes para o desenvolvimento sustentável.
D
Os biomateriais são importantes no desenvolvimento de tecnologias mais limpas, considerando a sua característica de alta biodegradabilidade.
A resistência mecânica de um material se relaciona tanto com a magnitude da energia das ligações químicas como com o nível de ordenação dos átomos e a presença de defeitos, dentre outros fatores. Sobre os fatores que influenciam a resistência mecânica dos materiais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) O tipo de estrutura cristalina pode influenciar na resistência ao escoamento dos metais, pois se relaciona com a quantidade de sistemas de escorregamento. ( ) A quantidade de defeitos presentes nos materiais cerâmicos é irrelevante, já que as características de suas ligações químicas os tornam intrinsecamente frágeis. ( ) Nos metais, a quantidade de discordâncias se relaciona com a capacidade de deformação e, por consequência, influencia as propriedades mecânicas. ( ) As discordâncias em espiral, presentes nos materiais poliméricos, resultam na formação de esferulitos, que influenciam de forma positiva a resistência desse tipo de material. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - F - V - F.
B
V - V - F - F.
C
F - V - V - F.
D
F - F - F - V.
2Um das principais técnicas de caracterização dos materiais é a microscopia. Dentro dessa técnica, existem diferentes métodos e equipamentos disponíveis. Cada técnica apresenta vantagens e desvantagens, e deve ser selecionada de acordo com objetivo da caracterização. Com relação às técnica de microscopia para caracterização de materiais, analise as afirmativas a seguir: I- Na microscopia ótica, um feixe de elétrons é posicionado sobre a amostra, gerando uma imagem formada pelo conjunto de lentes objetivas e oculares. II- A principal limitação da técnica de microscopia ótica é a baixa profundidade de foco. III- Amostras para caracterização em microscópio eletrônico de varredura (MEV) devem apresentar elevada planicidade. IV- O microscópio ótico é um equipamento de alto custo, em função da necessidade de troca periódica de lentes devido ao desgaste. Assinale a alternativa CORRETA:
A
As afirmativas I, II e III estão corretas.
B
As afirmativas I e II estão corretas.
C
Somente a afirmativa II está correta.
D
As afirmativas I e IV estão corretas.
3Em termos de propriedades elétricas, existem aplicações em que é necessário que o material conduza bem a energia. Já em outras aplicações, deseja-se uma condutividade específica (semicondutores). Em outros casos, é desejável que o material tenha baixa condutividade elétrica (isolantes). Com relação às propriedades elétricas dos materiais, assinale a alternativa CORRETA:
A
Um material condutor deve apresentar elevada rigidez dielétrica, tendo em vista que na aplicação, deverá suportar o fluxo de elétrons sem entrar em colapso.
B
Os materiais isolantes são classificados do acordo com a sua rigidez dielétrica [unidade de V/m], ou seja, apresentam um valor alto de rigidez dielétrica. Na prática, se mede a tensão elétrica máxima suportada para uma determinada espessura do material, sem que haja condução de eletricidade.
C
Materiais supercondutores são um tipo especial de materiais, os quais apresentam uma diminuição da resistividade elétrica com o aumento da temperatura.
D
Um material semicondutor é obtido a partir da mistura de um material condutor com um material isolante. A condutividade final sempre obedece uma proporção linear de acordo com a fração em massa de cada fase cristalina.
4Através do ensaio de análise química, é possível a obtenção de dados quantitativos dos tipos de átomos ou óxidos presentes no material analisado. Sobre essa técnica, analise as sentenças a seguir: I- O ensaio de análise química pode ser realizado por métodos distintos, porém o resultado obtido em qualquer dos métodos será sempre o mesmo, e não depende do tipo de material analisado. II- Uma das características que difere os vários tipos de espectrometria utilizados no processo de análise química diz respeito ao intervalo de comprimento de onda da radiação emitida ou absorvida que é analisado pelo equipamento. III- A espectrometriade infravermelho tem como base a interação entre uma radiação primária de comprimento de onda conhecido com os grupos funcionais de materiais poliméricos, sendo possível caracterizá-los. IV- Para metais ferrosos, como é o caso dos ferros fundidos e aços, a técnica mais comumente utilizada é a de espectrometria de emissão ótica. Agora, assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças I, II e IV estão corretas.
B
Somente a sentença I está correta.
C
As sentenças II, III e IV estão corretas.
D
Somente a sentença IV está correta.
5O ensaio de tração de materiais metálicos é importante, haja vista que, através desse ensaio, é possível obter uma curva de tensão vs. deformação. A partir dessa curva, é possível determinar alguns parâmetros interessantes para o dimensionamento de componentes mecânicos, por exemplo. Sobre as informações que podem ser obtidas através da curva tensão vs. deformação, é correto afirmar que:
A
A tensão de escoamento corresponde à tensão que inicia a deformação plástica ou permanente, sendo usualmente utilizada como critério de falha no projeto de componentes metálicos.
B
A tensão de escoamento corresponde à máxima tensão suportada pelo material, sendo usualmente utilizada como critério de falha no projeto de componentes metálicos.
C
A tensão de resistência corresponde à máxima tensão suportada pelo material, sendo usualmente utilizada como critério de falha no projeto de componentes metálicos.
D
A tensão de ruptura é obtida corresponde à máxima tensão suportada pelo material, sendo usualmente utilizada como critério de falha no projeto de componentes metálicos.
6Durante o ensaio de tração ocorrem alterações físicas no material ensaiado, que podem ser registradas no gráfico de tensão vs. deformação. Sobre o ensaio de tração de materiais e a análise da curva de tensão vs. deformação, podemos afirmar que a relação entre a tensão aplicada e a deformação do corpo de prova é:
A
Constante somente na tensão de resistência.
B
Constante somente no ensaio de materiais frágeis.
C
Constante na região elástica.
D
Constante durante todo o ensaio.
7Nos aços, os átomos de carbono ficam alojados nos interstícios da estrutura cristalina do ferro, gerando tensões e deformação na sua estrutura cristalina. Sobre o efeito da presença de carbono no ferro, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A quantidade de carbono que pode ser solubilizada na estrutura do ferro é limitada e depende da temperatura. ( ) A perlita é uma fase composta por lamelas intercaladas de ferrita (solução sólida de carbono no ferro) e cementita (Fe3C). ( ) A fase ferrita apresenta elevada dureza quando comparada à cementita, em função da sua estrutura ser hexagonal compacta, com poucos sistemas de escorregamento. ( ) A presença de átomos de carbono facilita o movimento das discordâncias, o que proporciona um material com maior tenacidade. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - V - F - F.
B
V - F - F - V.
C
F - F - V - V.
D
F - V - V - F.
8Um novo material artificial apresenta simultaneamente uma refração negativa e nenhuma reflexão de onda. Conforme aprendemos na escola, quando os raios de luz atingem um copo de água, alguns deles são curvados pela água, enquanto outros são refletidos. Com isso, os raios incidentes e refratados acabam em lados opostos da superfície da água - isto é o que acontece com praticamente todos os materiais na natureza. No entanto, a teoria e a prática mostram que é possível criar materiais que violem essa norma, a exemplo do que vem sendo feito com os metamateriais da invisibilidade e das lentes planas. De fato, Hailong He e colegas das universidades de Wuhan (China) e Texas (EUA) construíram agora esse material com refração negativa e absorção total. A equipe sintetizou o novo material partindo das propriedades de um semimetal de Weyl, um material quântico descoberto recentemente que possui propriedades topológicas - o que acontece nas suas bordas é diferente do que acontece no seu interior. Para aplicar o que aprenderam com o material quântico em um material não metálico, a equipe criou placas superpostas de cristais fonônicos usando epóxi e outros polímeros. As placas foram empilhadas de forma que suas estruturas acompanhem o sentido anti-horário ao longo do eixo vertical. Com isto, o material não apenas apresenta refração negativa, como também absorve todas as ondas acústicas dirigidas a ele, não refletindo nenhuma delas. Se um material semelhante puder ser criado para se comportar dessa mesma maneira com as ondas de luz - e a teoria afirma que pode - isso pode revolucionar também o campo da óptica. Considerando o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A equipe desenvolveu lentes de epóxi capazes de absorver totalmente as ondas de luz incidente. ( ) A descoberta foi possível através da utilização de um material quântico. Para isso foram criadas placas de um semimetal de Weyl. ( ) O estudo foi realizado utilizando ondas acústicas, porém abre possibilidades para aplicações ópticas. ( ) O material apresenta absorção total, reflexão negativa e refração de onda nula. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-tem-refracao-negativa-absorcao-total-ondas&id=010160180813#.W9jW49VKgdU. Acesso em: 30 out. 2018.
A
V - V - F - V.
B
F - F - V - F.
C
V - F - V - F.
D
F - V - V - V.
9Uma equipe da Coreia do Sul, EUA e Hong Kong descobriu uma maneira de tornar flexível a substância natural mais dura do mundo - eles criaram agulhas flexíveis de diamante. Quando seus cristais são reduzidos até abaixo de um micrômetro, ficando semelhantes a agulhas, o diamante pode dobrar e esticar, de forma muito parecida com uma borracha, e depois voltar a sua forma original. Essa descoberta deverá ter implicações para várias áreas, incluindo bioimagem e sensoriamento médico, dispositivos optomecânicos, nanoestruturas ultrafortes e muito mais. Amit Banerjee e seus colegas pegaram filmes finos de diamantes artificiais e entalharam pequenas agulhas, cada uma com cerca de 300 nanômetros de altura. Quando a equipe usou a ponta de um microscópio eletrônico para pressionar essas nanoagulhas, o que se viu é que elas podem suportar deformações de até 9%, o que é muito próximo do limite teórico de flexibilidade dos diamantes. As nanoagulhas de diamante monocristalino atingem uma tensão de tração máxima local significativamente superior à suportada pelos diamantes policristalinos. "Colocar materiais cristalinos, como o diamante, sob deformações elásticas muito grandes, como acontece quando essas peças flexionam, pode alterar suas propriedades mecânicas, bem como propriedades térmicas, ópticas, magnéticas, elétricas, eletrônicas e reações químicas de maneiras significativas, e [essas propriedades alteradas] podem ser usadas para projetar materiais para aplicações específicas através da engenharia de deformação elástica", escreveu a equipe. Com base no exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A equipe desenvolveu em seu estudo nanoagulhas de diamante capazes de apresentar deformação plástica da ordem de 9%. ( ) O diamante é um material intrinsecamente frágil. No entanto, de acordo com o estudo, é possível gerar uma deformação elástica considerável em agulhas de diamante submicrométricas. ( ) De acordo com a equipe, a descoberta pode ter aplicações em diversas áreas, principalmente nos processo de usinagem de metais. ( ) De acordo com a equipe, materiais cristalinos como o diamante podem apresentar alterações significativas de propriedades quando da aplicação de forças de flexão que gerem deformações elásticas muito grandes. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=diamante-dobrado-esticado-volta-formato-original&id=010160180427#.W9jiktVKgdU. Acesso em: 30 out. 2018.
A
V - F - V - F.
B
V - V - F - V.
C
F - V - F - V.
D
F - F - V - F.
10Osplásticos capazes de conduzir calor são uma novidade bastante recente, mas altamente promissora porque os polímeros são o material de preferência na construção dos aparelhos eletrônicos, que teimam em esquentar muito. Plásticos são excelentes isolantes, o que significa que eles aprisionam o calor. No ano de 2017, uma equipe da Universidade de Michigan mudou a estrutura atômica de um polímero para fazê-lo alcançar uma condutividade térmica seis vezes maior do que o material original. Agora, Yanfei Xu e seus colegas do MIT alcançaram uma nova marca: uma condutividade térmica 10 vezes maior. "Nosso polímero pode conduzir termicamente e remover o calor com muito mais eficiência. Acreditamos que os polímeros podem se transformar em condutores de calor de última geração para aplicações avançadas de gerenciamento térmico, como uma alternativa de autorresfriamento para os gabinetes dos aparelhos eletrônicos," disse a pesquisadora. Se você der um zoom na microestrutura de um plástico, vai entender facilmente por que o material retém o calor tão facilmente. No nível microscópico, os polímeros são feitos de longas cadeias de monômeros, ou unidades moleculares, ligadas ponta com ponta. Essas cadeias são geralmente emaranhadas como uma bola de espaguete. Os transportadores de calor têm dificuldade em passar por essa confusão desordenada e tendem a ficar presos dentro dos nós e aglomerados poliméricos. A equipe já havia conseguido desembaraçar essa bagunça e obter uma melhor condutividade térmica, mas o material só conseguiu conduzir o calor numa direção. Agora eles mexeram tanto nas forças intermoleculares, quanto nas forças intramoleculares, produzindo um politiofeno condutor de calor - este é um polímero conjugado tipicamente usado em aparelhos eletrônicos. "Nossa reação foi capaz de criar cadeias rígidas de polímeros, em vez de fios torcidos, semelhantes a um espaguete, em polímeros normais," disse Xu. As primeiras amostras têm cerca de dois centímetros quadrados e foram fabricadas em equipamentos de laboratório - câmaras de deposição a vapor. Antes de ampliá-las e pensar em fabricação industrial, contudo, a equipe está mais preocupada em compreender em detalhes os caminhos do calor pelo material. Com esse entendimento, será possível guiar os desenvolvimentos futuros para a obtenção de resultados mais próximos das aplicações práticas. Com base no exposto, assinale a alternativa CORRETA: FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=plastico-usado-eletronicos-agora-conduz-calor&id=010160180410#.W-ISi9VKgdU. Acesso em: 6 nov. 2018.
A
Os polímeros são tipicamente isolantes de calor. Isso se deve à ausência de elétrons livres. Os elétrons livres são o principal meio e condução de calor nos materiais, conforme comprovou a pesquisa.
B
De acordo com a pesquisa, ao ordenar as cadeias poliméricas através da deposição a vapor, foi possível reduzir a distância entre as cadeias poliméricas permitindo a condução de calor através das ligações secundarias do tipo Van de Waals.
C
Os polímeros são compostos por longas cadeias formadas por monômeros. A forma como essas cadeias ficam organizadas no material (semelhante a uma "bola de espaguete") dificulta a transmissão do calor no material. A pesquisa buscou alterar essa estrutura molecular, tornando o material 10 vezes mais condutor do que o material percussor.
D
De acordo com a pesquisa, esses resultados permitem a aplicação prática na substituição de metais condutores de calor por polímeros condutores de calor, em equipamentos eletrônicos como celulares e tablets, reduzindo o peso dos equipamentos e o custo final do produto.
Os materiais sólidos cristalinos podem ser classificados de acordo com o arranjo de seus átomos. Muitos materiais cristalinos apresentam um arranjo geométrico bastante simétrico, o sistema cúbico. Dentro do conjunto "sistema cúbico", existem variações de arranjos espacial dos átomos do material (arranjos diferentes dos átomos nas arestas e faces do cubo), como as estruturas cristalinas CCC e CFC. Com relação ao exposto, responda os itens a seguir: a) Diferencie estrutura atômica de estrutura cristalina. b) Diferencie estrutura cristalina de sistema cristalino.
Resposta esperada
a) Estrutura atômica se relaciona com o número de nêutrons e prótons presentes no núcleo atômico, bem como a distribuição dos elétrons ao redor desse núcleo. Já estrutura cristalina se refere ao arranjo desses átomos no material sólido cristalino.
b) A estrutura cristalina é definida pelo arranjo espacial dos átomos no que chamamos de célula unitária e também a forma geométrica dessa célula, enquanto sistema cristalino define somente a geometria da célula unitária. Exemplo: Um material apresenta a estrutura CFC (cúbica de faces centradas). CFC se refere a uma estrutura cristalina, pois define a geometria (cúbica) e o arranjo dos átomos nesse cubo. Quando falamos de estrutura cúbica, estamos tratando de um sistema cristalino (sistema cúbico). dentro do sistema cúbico são incluídas as variações de arranjo atômico que definem as estruturas cristalinas. (exemplo: CFC, CCC, CS).
Minha resposta
A) A diferença está diretamente ligada na sua formação estrutural, que por sua vez a atômica não apresenta uma formação organizada que podem ser de origem tanto cristalina quando amorfo. Já as cristalinas apresentam uma estrutura organizada molecularmente. B) A estrutura cristalina consiste na forma de como átomos ou íons estão arranjados, ou seja, da forma que eles se organizam em sua forma geométrica, enquanto que sistema cristalino consiste na forma que os mesmos estão ordenados definindo somente a geometria da célula unitária.
2Um componente de um veículo consiste em uma barra em aço de seção quadrada de 8x8 mm, com comprimento de 0,7 m. A barra no estado recozido apresenta tensão de escoamento de 650 MPa. Após tratamento térmico, observou-se nos ensaios em corpos de prova um incremento de 18% na tensão de escoamento. A densidade o aço é 7870 kg/m3. A partir desses dados, responda aos seguintes questionamentos: a) A barra suportará um esforço de tração de 50 kN, utilizando o material recozido? Justifique. b) A barra nas dimensões descritas no enunciado antederia a um critério de massa máxima permitida de 0,5 Kg? Justifique. c) Se utilizarmos o material tratado termicamente, a barra suportará um esforço de tração de 50 kN? Justifique.
Resposta esperada
.
Minha resposta
A) F= 650 * (8)^2 = 650 * 64 F= 41600N , este valor é menor que o volar solicitado , portanto, não atende. B) Transformando 8 em milímetros, temos 8 / 1000= 0,008 ; 7870 * (0,008)^2 * 0,7 implica 7870 * 0,000064 * 0,7 M = 0,352576 esse valor é menor que o máximo permitido, portanto, atende. C) Acrescentando 18% na tensão de escoamento que era de 650 MPA temos 650 * 1,18 = 767 ; F= 767 * (8)^2 F=49088N este valor é menor que o exigido, portanto, não atende.
A seleção de materiais para determinadas aplicações depende do cruzamento dos requisitos de projeto com as propriedades dos tipos de materiais disponíveis para determinado fim. Sobre a seleção de materiais, analise as sentenças a seguir: I- Em situações que envolvem tensões mecânicas na aplicação do produto, o cálculo dos esforços mecânicos, a seleção de materiais a partir das informações calculadas e verificação de tabelas de propriedades mecânicas são suficientes para a garantia do melhor desempenho de produtos e processos. II- A seleção de um material adequado para uma aplicação tem impacto nas características do produto; no entanto, não apresenta influência na produção e produtividade. III- É importante considerar o custo inerente ao material selecionado para a aplicação, tanto do ponto de vista de insumos, como a influência da seleção em todo o contexto, quanto no processamento, como na aplicação. Agora, assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças II e III estão corretas.
B
Somente a sentença III está correta.
C
Somente a sentença I está correta.
D
As sentenças I e II estão corretas.
2As propriedades magnéticas dos materiais sãoatualmente estudadas e aplicadas em diversos segmentos de base tecnológica. De fato, muitos avanços em diversas áreas se relacionam com o desenvolvimento de materiais magnéticos com propriedades específicas. Sobre essas propriedades, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Os materiais magnéticos duros apresentam como principal característica a elevada dureza e resistência ao desgaste mecânico. ( ) Para a gravação de informações, o material empregado em discos rígidos, por exemplo, são magnéticos duros. ( ) Para caracterizarmos um material como sendo magnético mole ou magnético duro, usualmente avaliamos a sua curva de histerese. ( ) Um material magnético mole apresenta emissão espontânea de fótons, ao contrário dos materiais magnéticos duros. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - F - V - V.
B
F - V - V - F.
C
V - F - F - F.
D
V - V - F - V.
3A ciência dos materiais envolve o estudo dos materiais e suas propriedades, buscando o desenvolvimento e aprimoramento destes, para que atendam a determinados requisitos de desempenho. Para a determinação do atendimento aos requisitos, os materiais são avaliados através de um conjunto de procedimentos. A etapa descrita compreende:
A
A microestrutura dos materiais.
B
O processamento de materiais.
C
A estrutura dos materiais.
D
A caracterização de materiais.
4"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 estruturais largamente 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, analise as seguintes afirmativas: I- De acordo com o estudo, as folhas produzidas com o material apresentam excelente resistência mecânica, além de serem substancialmente mais leves do que o aço inoxidável. II- A equipe produziu um novo material compósito, com resistência mecânica superior a do aço inoxidável. De fato, se trata de um material compósito, pois agrega um material cerâmico (grafite) e um material polimérico (nanocelulose). III- O material produzido é extremamente resistente. Esse fato se deve às ligações secundárias de nanocelulose. As ligações secundárias são de maior magnitude quando comparadas às ligações primárias. IV- Possíveis aplicações elencadas pela pesquisa estão no setor automobilístico, na produção de aeronaves e de coletes de segurança. Os produtos desses segmentos podem ser otimizados com a aplicação de materiais com baixa densidade e elevada resistência. Assinale a alternativa CORRETA: FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=madeira-grafite-supera-titanio-fibras-carbono&id=010160200115#.Xpepc8hKiUk. Acesso em: 24 jun. 2020.
A
Somente a afirmativa IV está correta.
B
As afirmativas I e III estão corretas.
C
As afirmativas I, II e IV estão corretas.
D
As afirmativas II e III estão corretas.
5A resistência mecânica de um material se relaciona tanto com a magnitude da energia das ligações químicas como com o nível de ordenação dos átomos e a presença de defeitos, dentre outros fatores. Sobre os fatores que influenciam a resistência mecânica dos materiais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) O tipo de estrutura cristalina pode influenciar na resistência ao escoamento dos metais, pois se relaciona com a quantidade de sistemas de escorregamento. ( ) A quantidade de defeitos presentes nos materiais cerâmicos é irrelevante, já que as características de suas ligações químicas os tornam intrinsecamente frágeis. ( ) Nos metais, a quantidade de discordâncias se relaciona com a capacidade de deformação e, por consequência, influencia as propriedades mecânicas. ( ) As discordâncias em espiral, presentes nos materiais poliméricos, resultam na formação de esferulitos, que influenciam de forma positiva a resistência desse tipo de material. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - F - F - V.
B
V - V - F - F.
C
F - V - V - F.
D
V - F - V - F.
6Durante o ensaio de tração ocorrem alterações físicas no material ensaiado, que podem ser registradas no gráfico de tensão vs. deformação. Sobre o ensaio de tração de materiais e a análise da curva de tensão vs. deformação, podemos afirmar que a relação entre a tensão aplicada e a deformação do corpo de prova é:
A
Constante somente na tensão de resistência.
B
Constante somente no ensaio de materiais frágeis.
C
Constante durante todo o ensaio.
D
Constante na região elástica.
7Muitos metais apresentam estruturas cristalinas cúbicas, as quais apresentam grande simetria. Esse fato propicia o desenvolvimento de muitos sistemas de escorregamento, que facilitam a movimentação de discordâncias na aplicação de tensões mecânicas. Com relação à estrutura cristalina dos metais e seus defeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) As discordâncias são defeitos da estrutura cristalina causados por um desalinhamento de átomos. A quantidade de discordâncias em um material metálico se relaciona com as suas propriedades mecânicas. ( ) As lacunas são um tipo de defeito caracterizado pela ausência de átomos na estrutura cristalina. A quantidade de lacunas diminui com o aumento da temperatura. ( ) As impurezas são defeitos cristalinos caracterizados pela presença de átomos estranhos na composição do metal. A presença desses defeitos sempre piora as propriedades mecânicas dos metais. ( ) As impurezas podem ser de dois tipos: substitucionais, quando substituem o átomo do material, ou intersticiais, quando se alojam nos interstícios da estrutura cristalina. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - F - F - V.
B
V - F - V - F.
C
F - V - V - F.
D
F - V - F - V.
8Os aços e ferros fundidos, em geral, podem ser tratados termicamente. Esses tratamentos térmicos permitem a obtenção de propriedades diferentes daquelas obtidas após o processo de conformação do material, permitindo melhorar o desempenho do produto. Sobre os tratamentos térmicos dos metais ferrosos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) O tratamento térmico de recozimento pode ser utilizado, por exemplo, quando se faz necessária a eliminação de tensões geradas por processos de conformação mecânica a frio. ( ) A normalização é utilizada quando se deseja obter um material isotrópico, ou seja, eliminar a orientação dos grãos do material causada por processos como a laminação. ( ) A têmpera compreende o aquecimento do material até temperaturas próximas a de fusão do material, resfriando-o ao ar, de forma a obter o refino dos grãos. ( ) O revenido somente é utilizado quando se deseja reverter o estado de tensões gerado pelo processo detêmpera, de forma a corrigir erros no processo de têmpera, viabilizando um novo tratamento de forma correta. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - F - F - V.
B
V - F - V - V.
C
F - V - V - F.
D
V - V - F - F.
9O processamento dos materiais cerâmicos pode ser realizado, dentre outros métodos, através de duas rotas distintas: 1- Obtenção da forma em temperatura ambiente ou próxima da ambiente, e obtenção das propriedades finais com a utilização de calor (sinterização); 2- Aquecimento do material até uma temperatura suficiente para que este possa ser moldável, seguida da obtenção da forma desejada. Sobre o processamento de materiais cerâmicos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) As cerâmicas cristalinas apresentam, em geral, temperatura de fusão bastante elevadas. Por esse motivo, o seu processamento se dá preferencialmente pela rota número 1. ( ) Os vidros comuns, tais como garrafas e vidros planos, são normalmente obtidos pela rota número 1, através da prensagem em matrizes metálicas e sinterização em fornos especiais. ( ) Os vidros apresentam baixo ponto de fusão, quando comparados às cerâmicas cristalinas. Seu processamento é mais comumente realizado pela rota número 2. ( ) As cerâmicas cristalinas, processadas através da rota número 1, apresentam alto ponto de fusão, que se relaciona com a rigidez de suas ligações químicas. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - V - F.
B
F - F - F - V.
C
V - V - F - F.
D
V - F - V - V.
10Os polímeros são compostos por cadeias contendo carbono. Essas cadeias apresentam longo comprimento quando comparados a sua unidade básica (mero). Com relação aos polímeros e ao arranjo das cadeias poliméricas, analise as afirmativas a seguir: I- As cadeias poliméricas são compostas por vários meros. Os meros são a menor unidade de arranjo de átomos que descreve a estrutura de uma cadeia do polímero, de forma análoga a uma célula unitária dos materiais metálicos. II- As cadeias poliméricas podem ser arranjadas de forma ordenada, ou desordenada. De fato, uma polímero cristalino é composto por cristalitos. Esses cristalitos contém regiões onde as cadeia estão ordenadas, intercaladas com regiões amorfas. III- A menor unidade de uma cadeia polimérica que a descreve é denominada célula unitária. Os polímeros apresentam estrutura cristalina do tipo hexagonal compacta. IV- Os polímeros apresentam transformações polimórficas em função da temperatura. Os polímeros cristalinos apresentam um transformação displasiva a 573 graus Celsius. Assinale a alternativa CORRETA:
A
Somente a afirmativa I estão correta.
B
As afirmativas I e II estão corretas.
C
As afirmativas I e III estão corretas.
D
As afirmativas II, III e IV estão corretas.
11(ENADE, 2014) No Brasil, é comercializada uma cadeira de rodas de alumínio com peso aproximado de 12 kg, que representa cerca da metade do peso de uma modelo convencional. Construída em uma estrutura tubular de uma liga de alumínio aeronáutico, essa cadeira de rodas possui alta resistência mecânica, além de ter custo reduzido. O alumínio aeronáutico possui uma combinação única de propriedades que o torna um material de construção versátil, altamente utilizável e atrativo. Assinale V para VERDADEIRO quando a propriedade descrita se relaciona com as características do material descrito no texto, e assinale F para FALSO quando não há correlação entre as propriedades e essas características: ( ) Alta resistência mecânica e baixa densidade. ( ) Baixa plasticidade e alto ponto de fusão. ( ) Alta dureza a quente e baixa dutilidade. ( ) Alta dureza e alta densidade. Agora, assinale a alternativa CORRETA: FONTE: Disponível em: . Acesso em: 26 jul. 2014. (adaptado)
A
F - F - V - V.
B
V - V - F - F.
C
F - V - F - V.
D
V - F - F - F.
12(ENADE, 2014) Engenheiros de uma empresa holandesa encontraram uma maneira de fazer com que elevadores terrestres subam até o topo de edifícios de 1000 metros de altura, pois os cabos de aço usados nos elevadores atuais só conseguem alçá-los a alturas de, aproximadamente, 500 metros. Isso será possível com a criação de um novo cabo superleve e superforte, ou seja, uma espécie de cinta, tecida com fibras de carbono. Em vez dos fios de aço entrelaçados usados nos cabos de aço comuns, a cinta é formada por quatro fitas de fibra de carbono seladas em plástico transparente. O plástico é necessário para proteger do atrito as fibras de carbono e aumentar a vida útil do conjunto. Cada fita tem 4 centímetros de largura por 4 milímetros de espessura. Elas são parecidas com uma régua escolar flexível. Esse novo material supera ligeiramente a resistência a tensão do aço, mas pesa sete vezes menos que o atualmente usado. Assim, a força gasta para sustentar o peso do próprio cabo passa a ser aplicada para sustentar apenas o elevador, e o consumo de energia dos elevadores também é cerca de 15% menor do que os anteriores. Tendo em vista a situação descrita, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) O cabo de fibra de carbono suporta elevadas cargas devido à sua elevada resistência à tração. ( ) A fibra de carbono torna o cabo bem mais flexível, o que, aliado a sua resistência à tração, proporciona a esse material uma vantagem em relação aos cabos de aço convencionais. ( ) A relação resistência/peso do cabo de fibra de carbono assegura vantagem desse material com relação aos cabos de aço, pois a economia do peso próprio do cabo pode ser usada para sustentar o elevador e reduzir o consumo de energia. ( ) Apesar da resistência à tensão ser apenas ligeiramente maior no cabo de fibra de carbono, a vantagem principal de seu uso é a alta relação resistência/peso. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: FONTE: Disponível em: . Acesso em: 27 jul 2014 (adaptado).
A
F - F - V - V.
B
F - V - F - F.
C
V - F - V - V.
D
F - V - F - V.