Exercício de Fixação 02

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Exercício de Fixação 02 - Ciência e 
Tecnologia dos Materiais 
A difusão é a migração passo a passo dos átomos de determinadas posições do 
reticulado cristalino para outras. Nos tratamentos térmicos, os materiais são 
submetidos de forma constante aos tratamentos para aprimorar suas propriedades. 
Esse processo ocorre por meio de fenômenos difusivos, em que átomos migram de 
posição dentro de uma matriz. Analise as asserções que seguem. 
 
I. A difusão, em termos atômicos, descreve a mudança de posição dos átomos em 
distâncias atômicas dentro do retículo cristalino. 
 
Porque 
 
II. Essa mudança é rápida e necessita de duas condições para ocorrer: existir a posição 
vazia para a migração e o átomo apresentar a energia necessária, de caráter vibracional, 
para o salto de posição, ou seja, o rompimento da ligação gerada entre os átomos 
vizinhos, causando distorção na rede cristalina durante a movimentação. 
 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta: 
RESPOSTA: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa 
correta da I. 
Conforme o capítulo 5, do livro da disciplina, as asserções I e II são proposições verdadeiras, e a 
II é uma justificativa correta da I. 
A difusão, em termos atômicos, descreve a mudança de posição dos átomos em distâncias 
atômicas dentro do retículo cristalino. Essa mudança é rápida e necessita de duas condições para 
ocorrer: existir a posição vazia para a migração e o átomo apresentar a energia necessária, de 
caráter vibracional, para o salto de posição, ou seja, o rompimento da ligação gerada entre os 
átomos vizinhos, causando distorção na rede cristalina durante a movimentação. 
Conhecer os diferentes processos de formação de materiais é uma atribuição 
importante para a aplicação desses materiais em projetos de engenharia. Conhecer os 
fenômenos que envolvem materiais, como o processo de Difusão, está relacionado a 
essa atribuição. 
Referente ao processo de Difusão, analise as afirmativas a seguir e marque a alternativa 
correta: 
I. A célula combustível, que quebra a molécula da água em hidrogênio e oxigênio, 
gerando energia elétrica, está diretamente relacionada com o fenômeno de difusão. 
II. A indústria eletroeletrônica se beneficia do fenômeno de Difusão, com a geração de 
materiais semicondutores e supercondutores. 
III. Materiais compostos por madeira, combinados entre si, formados pelo processo de 
decupagem e de marchetaria, também estão relacionados ao fenômeno de Difusão. 
IV. Processos de tratamentos térmicos, em geral, atribuem melhorias de determinadas 
características de materiais pelo emprego de fenômenos físicos, como por exemplo a 
Difusão. 
V. Usinagem por processos convencionais, como o torneamento, fresamento, 
brunimento ou esmerilhamento, estão intimamente relacionados ao fenômeno de 
Difusão, pois a retirada do material usinado ocorre através da migração de átomos de 
locais mais internos à peça para a área mais externa. 
Assinale a alternativa correta: 
 
RESPOSTA: Somente as afirmativas I, II e IV estão corretas. 
 
Conforme o capítulo 5, do livro da disciplina, somente as afirmativas I, II e IV estão corretas. 
A afirmativa “Materiais compostos por madeira, combinados entre si, formados pelo processo 
de decupagem ou de marchetaria, também estão relacionados ao fenômeno de Difusão” é 
incorreta, pois decupagem e marchetaria são processos de conformação simples de madeira, 
que não estão relacionados à Difusão. 
A afirmativa "Usinagem por processos convencionais, como o torneamento, fresamento, 
brunimento ou esmerilhamento, estão intimamente relacionados ao fenômeno de Difusão, pois 
a retirada do material usinado ocorre através da migração de átomos de locais mais internos à 
peça para a área mais externa" está incorreta, pois a retirada do material se dá por rompimento 
do material, geralmente por esforços de cisalhamento, muito acima da fase plástica. 
Materiais são submetidos de forma constante a rotas de tratamentos térmicos para 
aprimorar suas propriedades. Esse processo ocorre por meio de fenômenos difusivos, 
em que átomos migram de posição dentro de uma matriz. 
Em relação ao processo de Difusão, avalie as afirmativas a seguir: 
I. A difusão é um fenômeno físico de movimentação de átomos na rede cristalina de um 
material ou entre a rede cristalina de diferentes materiais. 
II. O aumento da temperatura é o principal fator que dispara o fenômeno de difusão 
nos materiais. 
III. Quanto maior for o tempo de exposição de dois materiais que estão em contato, a 
uma determinada temperatura, maior será a migração de átomos do soluto na rede 
cristalina da matriz. 
IV. O processo de difusão pode movimentar grandes massas de materiais, em distâncias 
atômicas. 
V. O fenômeno de difusão pode ser encontrado entre materiais de diferentes fases 
físicas da matéria, podendo um material estar, por exemplo, no estado sólido e outro 
no estado gasoso. 
Assinale a alternativa correta: 
 
RESPOSTA: Todas as afirmativas estão corretas. 
Conforme o capítulo 5, do livro da disciplina, todas as afirmativas estão corretas. 
O estudo de materiais envolve o domínio de fenômenos físicos que definem ou alteram 
características desses materiais. A difusão, em termos atômicos, descreve a mudança 
de posição dos átomos em distâncias atômicas dentro do retículo cristalino. 
Referente ao processo de Dopagem, analise as afirmativas a seguir: 
I. Dopagem é o processo de difusão atômica que ocorre em materiais cerâmicos, de 
forma controlada. 
II. A Dopagem refere-se à deposição de fósforo, no estado gasoso, em locais específicos 
da superfície de pastilhas com dimensões diminutas de Silício, em temperatura e 
pressão controladas, para formar material supercondutor. 
III. A Dopagem forma uma camada de óxido superficial em placas de silício, que dificulta 
a difusão para fora desse filme, mantendo os dopantes difundidos na matriz de silício, 
gerando as características de material supercondutor. 
IV. O processo de Dopagem confere ao material respostas surpreendentes quanto à 
condutividade térmica e elétrica, classificando o material como supercondutor, 
empregado na indústria eletrônica. 
Assinale a alternativa correta: 
 RESPOSTA: Todas as afirmativas estão corretas. 
Conforme o capítulo 5, do livro da disciplina, todas as afirmativas estão corretas. 
Ao iniciar o estudo dos diagramas de fases na disciplina de Ciência e Tecnologia dos 
Materiais, encontramos incialmente algumas definições e conceitos muito importantes 
para o entendimento desse assunto, como : Componentes, sistemas, solução sólida, 
limite de solubilidade, homogêneo e heterogêneo, microestrutura, equilíbrio e 
metaestável. 
Considerando tais definições e conceitos, analise as afirmativas a seguir: 
 
I. A solução sólida é formada por pelo menos 2 átomos diferentes. 
II. Sistema homogêneo contém apenas uma fase e sistema heterogêneo contém mais 
de uma fase. 
III. Entende-se que um sistema está em equilíbrio quando a energia livre alcança o 
menor valor possível sob condições combinadas de temperatura, pressão e 
composição. 
RESPOSTA: As afirmativas I, II e III 
Conforme o capítulo 6, do livro da disciplina, a solução sólida é formada por pelo menos 2 átomos 
diferentes. Sistema homogêneo contém apenas uma fase e sistema heterogêneo contém mais 
de uma fase. Entende-se que um sistema está em equilíbrio quando a energia livre alcança o 
menor valor possível sob condições combinadas de temperatura, pressão e composição. 
Sendo assim, as afirmativas I, II e III são verdadeiras. 
É sabido que muitas propriedades dos materiais dependem de sua microestrutura, com 
relação direta de todo o seu histórico térmico. Mesmo que a maioria dos diagramas de 
fases apresente uma relação de equilíbrio e de microestruturas estáveis, e que muitas 
das ligas atualmente trabalhadas sejam obtidas fora do equilíbrio, esses diagramas 
auxiliam na compreensãodas microestruturas a serem obtidas e, consequentemente, 
suas propriedades. 
Assinale a única alternativa que apresenta o conceito de diagrama de fases de forma 
correta: 
RESPOSTA: Um diagrama de fases pode ser entendido como o gráfico que apresenta as 
diferentes fases geradas por ligas de materiais, que variam em relação à temperatura e 
à porcentagem entre cada um dos materiais que formam a liga. 
 
Conforme o capítulo 6, do livro da disciplina, a alternativa correta é: “Um diagrama de fases 
pode ser entendido como o gráfico que apresenta as diferentes fases geradas por ligas de 
materiais, que variam em relação à temperatura e à porcentagem entre cada um dos materiais 
que formam a liga.” 
A afirmativa “Um diagrama de fases apresenta o processo de fabricação para obtenção de 
determinado tipo de material, a ser obtido com características e propriedades desejadas para 
uma aplicação específica” está incorreta, pois o diagrama de fases não define processos de 
fabricação de materiais, mas sim, suas fases. 
A afirmativa “Um diagrama de fases define a forma que diferentes materiais se comportam em 
relação à temperatura as quais são submetidos, definindo propriedades físico-químicas desses 
materiais, como dureza, elasticidade, tenacidade e rigidez” está incorreta, pois o diagrama de 
fases não define propriedade físico-químicas dos materiais, mas sim, suas fases. 
A afirmativa “Um diagrama de fases é usado, no mundo da engenharia, para determinar as 
características de sinterização possíveis entre diferentes materiais” está incorreta, pois o 
diagrama de fases não está relacionado a um processo específico de fabricação, como 
sinterização. 
A afirmativa “Um diagrama de fases apresenta as propriedades físico-químicas de materiais 
distintos, sobretudo as características piezoelétricas, dimensionais e de atratividade entre suas 
moléculas” está incorreta, pois o diagrama de fases não está relacionado a características 
piezoelétricas, dimensionais e de atratividade entre suas moléculas de materiais. 
O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente e das 
circunstâncias sob as quais o cristal é processado. As imperfeições cristalinas existem 
integralmente em todos os materiais metálicos e se mantêm importantes nas suas 
propriedades. Defeitos pontuais, lineares e superficiais, respectivamente, são amostras 
dessas imperfeições. 
Assinale a alternativa que representa uma amostra de imperfeição cristalina: 
RESPOSTA: Lacunas, discordâncias e contornos de grão. 
Conforme o capítulo 3, do livro da disciplina, defeitos cristalinos são uma imperfeição ou um 
"erro" no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. Na realidade, os cristais nunca são 
perfeitos e contêm vários tipos de imperfeições e defeitos, que afetam muitas das suas 
propriedades físicas e mecânicas, o que, por sua vez, altera propriedades de engenharia 
importantes, tais como, a plasticidade das ligas, a condutividade eletrônica dos semicondutores 
depende das impurezas presentes , a cor e luminescência de muitos cristais se devem as 
impurezas ou imperfeições, assim como a corrosão dos metais. Uma discordância não pode 
terminar no interior de um cristal. Interface: contorno entre duas fases diferentes. Contornos de 
Grão: contornos entre dois cristais sólidos da mesma fase. Contorno de Macla: tipo especial de 
contorno de grão que separa duas regiões com uma simetria tipo ”espelho”. 
Algumas propriedades dos materiais estão intimamente relacionadas a suas estruturas. 
Entender as estruturas dos materiais e os fenômenos relacionados às estruturas dos 
materiais é fundamental no mundo da Engenharia. 
Em relação aos conceitos de Difusão, assinale a única alternativa correta: 
RESPOSTA: Um átomo de um material pode se difundir de diferentes formas, com 
diferentes energias envolvidas e em diferentes fases cristalinas de outros materiais. 
Conforme o capítulo 5, do livro da disciplina, a única alternativa correta é “um átomo de um 
material pode se difundir de diferentes formas, com diferentes energias envolvidas e em 
diferentes fases cristalinas de outros materiais.” 
A alternativa “um átomo de um material vai se difundir na rede cristalina de outros materiais 
sempre da mesma forma, consumindo a mesma energia necessária para essa difusão” está 
incorreta, pois a difusão não é da mesma forma, consumindo energias diferentes com alterações 
do material base. 
A alternativa “dois materiais diferentes, através de uma face de contato, podem gerar difusão 
de átomos, migrando sempre do material que apresenta o menor átomo na rede cristalina para 
o material que tem maior átomo” está incorreta, pois a difusão pode se dar independente do 
tamanho do átomo, e sim, de acordo com a energia envolvida. 
A alternativa “todo material apresenta, na sua rede cristalina, vácuos ou lacunas, que não 
conseguem ser ocupados nem por átomos do próprio material ou por átomos de outros 
materiais, mesmo que estes estejam adjacentes” está incorreta, pois as lacunas podem ser 
ocupadas por átomos do mesmo material ou de diferentes materiais, o que caracteriza a difusão. 
A alternativa “toda rede cristalina de materiais possui energia em forma de tensões, sobretudo 
nos contornos de grãos. Porém essa energia não pode ser usada para gerar o fenômeno de 
difusão” está incorreta, pois é pela energia dos contornos de grãos que se inicia, após estímulo, 
o processo de difusão. 
Em ciência dos materiais, consideramos que um diagrama é um tipo de gráfico que 
mostra as condições de equilíbrio entre as fases termodinamicamente distintas. Na 
análise do diagrama de fases, utilizamos a "regra da alavanca". Em relação a essa regra, 
assinale a alternativa correta: 
RESPOSTA: Essa regra é utilizada para o cálculo das frações das fases. 
Conforme o capítulo 6, do livro da disciplina, essa regra é utilizada para o cálculo das frações das 
fases. 
Os defeitos nas redes cristalinas são classificados de acordo com a sua geometria e, 
formam assim, os tipos de defeitos. Diante disto, analise as afirmações que seguem e 
considere as verdadeiras. 
I. Defeitos pontuais: irregularidades que se entendem sobre somente alguns átomos 
(defeitos adimensionais) podendo ser lacunas (vacâncias), interticiais ou 
substitucionais. 
II. Defeitos lineares: irregularidades que se estendem através de uma única fileira de 
átomos (unidimensionais). Nestes estão presentes as famosas discordâncias, que 
podem ser em hélice ou em cunha. 
III. Defeitos planares: irregularidades que se estendem através de um plano de átomo 
(duas dimensões), podendo ser superfícies exteriores, contornos de grão, interface 
precipitado. 
IV. Defeitos volumétricos: defeitos macroscópicos tridimensionais que se estendem 
sobre o conjunto dos átomos na estrutura ou no volume, por exemplo, as fendas, os 
poros, as inclusões e os precipitados. 
Assinale a alternativa correta: 
RESPOSTA: I, II, III e IV 
Conforme o capítulo 4, do livro da disciplina, a resposta correta é: I, II, III e IV. 
Imperfeição no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal, na posição dos átomos, no 
tipo de átomos. O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das 
circunstâncias sob as quais o cristal é processado. Defeitos volumétricos: três dimensões. 
Defeitos planos ou interfaciais: (fronteiras) duas dimensões. Defeitos lineares: uma dimensão. 
Defeitos pontuais: associados com posições atômicas. São classificados de acordo com sua 
geometria ou dimensões.