ATIVIDADE 1

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ATIVIDADE 1 – CIÊNCIAS DOS MATERIAIS - 54/2021
	
	
PARTE A
	 
- Baterias de telefone celular (smartphones);
Inicialmente a bateria dos aparelhos celulares eram fabricadas de níquel-cádmio n(NiCd), isso no século 19, porém haviam alguns pontos negativos, como o ‘efeito memória’ onde no visor do aparelho aparece a bateria carregada porém ela não esta carrega onde o que esta mostrando eram memórias de cargas passadas, e outro ponto era a toxidade do material sendo muito prejudicial ao meio ambiente. Devido a esses aspectos negativos apresentado pelo Cádmio, então foi utilizado uma nova alternativa qual foi desenvolvida posteriormente sendo a bateria de hidreto níquel, onde esta tinha uma maior capacidade de armazenamento de carga, e seu material tinha menor grau de toxidade prejudicial. 
Atualmente o material utilizado nas baterias é o lítio, conhecidas como baterias de íon lítio, tem esse nome porque o funcionamento se baseia no movimento de íons lítio (Li+); esta bateria é a mais comum, são bem leves, menos prejudiciais ao meio ambiente em comparação ao cádmio, possui uma capacidade de carga de 2 a 3 vezes mais que suas antecessoras, com potencial que varia de 3,0 a 3,5 V, são baterias regarregaveis que usam apenas a corrente elétrica externa pra provocar a reação dos íons lítio no sentido inverso do utilizado para manter a carga
Funcionamento da bateria de íon lítio possui o ânodo e o cátodo que são formados por átomos dispostos em planos como se fossem lâminas com espaços onde os íons lítio se inserem. O ânodo é formado por grafita com o metal cobre e os íons se intercalam nos planos de estruturas hexagonais de carbono, formando a seguinte substância: LiyC6.Já o cátodo é formado pelos íons lítio intercalados num óxido de estrutura lamelar (LixCoO2). Assim, os íons lítio saem do ânodo e migram por meio de um solvente não aquoso para o cátodo.
Semirreação do Ânodo: LiyC6 (s) → y Li + C6 + y 
Semirreação do Cátodo: LixCoO2 (s) + y Li+(s) + y e- → Lix+yCoO2(s)
Reação Global:  LiyC6(s) + LixCoO2 → C6 (s) + Lix+yCoO2(s) 
A busca por melhorias e soluções de cada fabricante é constante, todas as fabricantes têm em mente hoje que é uma necessidade dos consumidores a ampliação do tempo que o celular passa ligado e longe da tomada. Quanto mais bem-sucedidas elas forem nisso, maior será o uso dos aparelhos e consequentemente mais vendas virão.
- Células solares fotovoltaicas.
Em 1839  Alexandre Edmond Becquerel observou pela primeira vez o efeito fotovoltaico, porém só em 1877 William Grylls Adams e Richard Evans Day criaram o primeiro dispositivo sólido de fotoprodução de eletricidade, feito com um filme de selênio, com eficiência de apenas 0,5%.
Já a primeira célula fotovoltaica foi construída em 1883 por Charles Fritts, também com dispositivos feitos em selênio, duplicando a eficiência encontrada anteriormente para 1%. Em 1941, Russel Ohl desenvolveu a primeira célula fotovoltaica de silício e em 1954 Calvin Fuller desenvolveu o processo de dopagem do silício, o que proporcionou a criação da primeira célula fotovoltaica com eficiência de 6%.
As Células solares são dispositivos capazes de converter energia luminosa diretamente em eletricidade, sendo que para isso são utilizadas as propriedades eletrônicas de uma classe de materiais conhecidas como semicondutores. O princípio básico de seu funcionamento é o efeito fotovoltaico. Basicamente uma célula solar é uma junção p-n que ao sofrer a incidência de luz irá produzir uma corrente elétrica.
Há vários tipos de células fotovoltaicas, ou seja, que utilizam tecnologias e ou materiais diferentes, mas a mais popular (usada pelos fabricantes de painéis solares) é a que utiliza o silício cristalizado, ele pode ser utilizado como matéria prima da célula, possui certas propriedades físicas específicas. O átomo de silício possui exatamente quatro elétrons em sua última camada eletrônica, estes quatro elétrons estão todos sendo compartilhados por ligações covalentes, e portanto, não tem liberdade de se movimentar pelo cristal. Sendo assim, o silício cristalino não é um bom condutor de eletricidade. Para contornar este problema certas impurezas são acrescentadas ao cristal. 
 As células fotovoltaicas de silício cristalizado absorvem a radiação solar em uma faixa muito estreita do espectro da radiação. Fótons com energia superior à necessária (próximos à luz ultravioleta, com frequência mais alta) concedem energia em excesso, que será transformada em calor. Fótons com energia inferior à necessária (próximos à luz infravermelha, com frequência mais baixa) não concedem energia suficiente para a liberação dos elétrons de sua orbita, e essa energia é convertida em calor.
Mesmo dentro da faixa aproveitável, apenas uma parte dos fótons têm a energia correta para o efeito, e os fótons com mais energia contribuem com maior geração de calor.
Com o calor, as células fotovoltaicas de silício cristalino perdem eficiência, pois a tensão da célula cai e, portanto, a potência que essa pode gerar cai também.
 Na área da junção-PN há um “gradiente elétrico” que contribui para aumentar as perdas na conversão fotovoltaica. Durante a fabricação de um módulo fotovoltaico, a conexão das células fotovoltaicas em série também aumenta as perdas, pois a resistência entre as ligações é somada.
Há estudos que estão sendo realizados em universidades sobre a criação da nova célula fotovoltaica baseada em perovskita, buscando assim uma eficiência maior em relação as atuais células de silício.
PARTE B
	 
Para o ferro CCC, calcule (a) o espaçamento interplanar e (b) o ângulo de difração para o conjunto de planos (220). 
O parâmetro de rede para o Fe é 0,2866 nm. 
Suponha, ainda, que seja usada uma radiação monocromática com comprimento de onda de 0,1790 nm e que a ordem de reflexão seja 1.
h= 2 ; k = 2; l = 0
a= 0,2866 nm
d hkl = 0,2866 = 0,1013nm
 √ (2)²+(2)²+(0)² 
Aplicando a lei de Bragg nλ = 2d hkl sen θ
Sen θ= nλ = (1) x (0,1790)nm = 0,884
 2d hkl (2) x ( 0,1013) nm
θ = sen ¯¹ (0,884) = 62,13°
 o ângulo de difração é equivalente a 2 θ
2 θ = (2) x (62,13°) = 124,26°