Lista - Difusão - Ciência dos materiais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS 
Disciplina: Ciências dos materiais 
Prof.: Bruno Arantes Moreira Lista: nº 02 
 
Questão 01 
O que é transferência de massa por difusão. Explique associando o mecanismo físico com a força 
motriz associada. 
 
Questão 02 
Por que é importante estudar o fenômeno difusão na área de ciências e engenharia dos materiais? 
Contemple na resposta um exemplo prático que associe a difusão de um dado soluto em um 
material metálico. 
 
Questão 03 
Uma chapa de aço está submetida a um meio com nitrogênio gasoso e uma temperatura de 
1200 oC, onde é aplicada uma elevada pressão na face superior da chapa. Além disso, 
verifica-se que após certo tempo é atingido uma condição de difusão em estado estacionário. 
O coeficiente de difusão do nitrogênio no aço a essa temperatura é de 6 x10-11 m2/s, e o fluxo 
de difusão do nitrogênio é de 1,2 x 10-7 kg / (s.m2). 
Sabe-se também que a concentração de nitrogênio no aço na superfície de alta pressão é de 
4 kg/m3. Neste contexto pede-se: 
a) Qual é a equação da distribuição de concentração do nitrogênio na placa (assuma 
distribuição linear). 
b) Qual a profundidade, a partir do lado de alta pressão em que a concentração será de 
2,0 kg/m3? 
 
Questão 04 
A resistência ao desgaste de um eixo de aço deve ser melhorada pelo endurecimento da sua 
superfície. Isso pode ser obtido pelo aumento do teor de nitrogênio no interior de uma camada 
superficial mais externa, como resultado da difusão do nitrogênio para o interior do aço. O 
nitrogênio deve ser fornecido a partir de um gás externo rico em nitrogênio a uma temperatura 
elevada e constante. O teor inicial de nitrogênio no aço é de 0,002%p, enquanto a 
concentração na superfície deve ser mantida em 0,50%p. Para que o tratamento seja efetivo, 
um teor de nitrogênio da ordem de 0,10%p precisa ser estabelecido em uma posição a 0,40 
mm abaixo da superfície. Para tais condições, especifique a relação entre a temperatura e o 
tempo de duração do tratamento térmico, para o intervalo de temperaturas de 500 oC a 600oC. 
A constante pré exponencial e a energia de ativação para a difusão do nitrogênio no ferro são 
de 3 x 10-7 m2/s e 79.150 J/mol, respectivamente, ao longo dessa faixa de temperaturas.