Avaliação II Individual - Ciência e Propriedade dos Materiais

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Avaliação II – Individual - Ciência e Propriedade dos Materiais 
1 - O coeficiente de expansão térmica linear é uma propriedade do material que se 
relaciona com o valor de energia de ligação dos átomos presentes no material. Sobre 
essa característica, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) De 
um modo geral, as cerâmicas tendem a apresentar menores coeficientes de expansão 
térmica que os polímeros, tendo em vista as ligações químicas iônicas e covalentes das 
cerâmicas. Já as propriedades térmicas dos polímeros dependem das ligações 
secundárias (mais fracas). ( ) A energia de ligação dos materiais metálicos (ligações 
metálicas) é usualmente maior que as verificadas nos materiais poliméricos (ligações 
intermoleculares). Assim, é esperado que os coeficientes de expansão térmica dos 
metais, de forma geral, sejam de menor magnitude quando comparados aos valores 
típicos encontrados nos polímeros. ( ) O coeficiente de expansão térmica linear dos 
materiais poliméricos apresenta relação com a magnitude das ligações primárias, não 
havendo influência das ligações secundárias. ( ) É importante em algumas aplicações, 
para efeito de projeto, considerar o coeficiente de expansão térmica do material. 
Expansões ou contrações do material em serviço (caso ocorra significativa variação da 
temperatura) podem gerar desajustes dimensionais ou tensões que comprometam seu o 
funcionamento. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
F - F - V - V. 
B 
F - V - F - F. 
C 
V - V - F - V. 
D 
V - F - F - V. 
 
2 - Para a caracterização de materiais, é possível utilizar diversas técnicas de 
microscopia. A escolha de um ou outro método depende de diversos fatores, tais como 
as características da amostras, ampliação e objetivos da caracterização. Sobre as 
técnicas de microscopia, analise as afirmativas a seguir: I- Na microscopia ótica, a 
imagem formada na lente objetiva é resultado da interação de fótons com a amostra. II- 
Na microscopia eletrônica de varredura, a imagem é formada a partir da interação da luz 
com o comprimento de onda na faixa do visível com a amostra analisada. III- A 
resolução máxima de um microscópio eletrônico de varredura depende somente da 
qualidade das lentes de vidro utilizadas. IV- Um microscópio ótico é composto por um 
conjunto de lentes objetivas e oculares. Assinale a alternativa CORRETA: 
A 
As afirmativas II e IV estão corretas. 
B 
As afirmativas I e III estão corretas. 
C 
As afirmativas I e II estão corretas. 
D 
As afirmativas I e IV estão corretas. 
 
3 - Um 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 
Somente a afirmativa II está correta. 
B 
As afirmativas I e II estão corretas. 
C 
As afirmativas I, II e III estão corretas. 
D 
As afirmativas I e IV estão corretas. 
 
4 - Nos aços, os átomos de carbono ficam alojados nos interstícios da estrutura cristalina 
do ferro, gerando tensões e deformação na sua estrutura cristalina original. 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 ilimitada e depende somente do tempo de resfriamento. ( ) A perlita é uma fase 
composta por lamelas intercaladas de ferrita (solução sólida de carbono no ferro) e 
cementita (Fe3C). ( ) A fase ferrita apresenta menor dureza quando comparada à 
cementita, pois apresenta uma estrutura cúbica, a qual conta com maior número de 
sistemas de escorregamento para a movimentação das discordâncias ( ) 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 
F - F - V - F. 
B 
V - F - F - V. 
C 
F - V - F - F. 
D 
F - V - V - F. 
 
5 - Os plásticos 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 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. 
B 
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. 
C 
De acordo com a pesquisa, esses resultados permitema 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. 
D 
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. 
 
6 - Alguns materiais apresentam ou são desenvolvidos com o intuito de apresentarem 
características óticas específicas. De fato, a utilização de materiais com propriedades 
óticas é bastante abrangente e fundamental para o desenvolvimento de outras 
tecnologias. Sobre as propriedades óticas dos materiais e suas características básicas, 
assinale a alternativa CORRETA: 
A 
Os fótons são partículas que orbitam a estrutura atômica, apresentando carga positiva. 
Seu estudo está atrelado ao desenvolvimento de lentes. 
B 
De fato, o desenvolvimento das lentes foi de grande importância, tendo em vista que 
possibilitou o posterior desenvolvimento dos microscópios óticos, fundamentais na 
investigação e desenvolvimento de outras tecnologias. 
C 
O fenômeno que identificamos como cor é explicado pelo processo de refração. Cada 
comprimento de onda da luz branca é acelerado de forma diferente ao atravessar um 
prisma. A velocidade da luz transmitida através de qualquer material é sempre maior 
que no vácuo. 
D 
Em materiais transparentes, a luz transmitida pelo materiais sofre uma aceleração. A 
razão entre a velocidade da luz no vácuo e no material caracteriza o comprimento de 
onda. 
 
7 - Nos 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 
F - F - V - V. 
B 
F - V - V - F. 
C 
V - V - F - F. 
D 
V - F - F - V. 
 
8 - Em 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 
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. 
B 
Um material condutor deve apresentar elevada rigidez dielétrica, tendo em vista que na 
aplicação, deverá suportar o fluxo de elétrons sem entrar em colapso. 
C 
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. 
D 
Materiais supercondutores são um tipo especial de materiais, os quais apresentam uma 
diminuição da resistividade elétrica com o aumento da temperatura. 
 
9 - Um 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 
F - V - V - V. 
B 
V - F - V - F. 
C 
V - V - F - V. 
D 
F - F - V - F. 
 
10 - Uma 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 baseno 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 
F - F - V - F. 
B 
V - V - F - V. 
C 
V - F - V - F. 
D 
F - V - F - V.