Exercícios de Ciência dos Materiais

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CIÊNCIA DOS MATERIAIS
RESOLUÇÃO – EXERCÍCIOS – SLIDE 2
1) Qual seria a força eletrostática entre duas cargas de 1 Coulomb separadas por uma distância de:
1.0 m 
3,0 m
1,0 Km
2) Duas pequenas gotas esféricas de água possuem cargas idênticas de -1,0 x10-16 C, e estão separadas, centro a centro, de 1,0 cm.
Qual é o modulo da força eletrostática que atua entre elas?
Quantos elétrons em excesso existem em cada gota, dando a ela sua carga não-equilibrada?
Fórmula: N= -q
 e
Defina Ciência dos Materiais e Engenharia dos Materiais.
Ciência dos materiais: É o ramo da ciência relativo ao estudo dos materiais e a relação entre as suas propriedades, estrutura, performance, formas de caracterização e processamento. Cada processamento modifica a estrutura do material, alterando suas propriedades, que por sua vez delimitam o seu desempenho
Engenharia dos Materiais: é o ramo da engenharia em que os conhecimentos de física e química são, sobretudo, utilizados no estudo, planeamento, produção, entre outros, de materiais (tradicionais ou avançados) para as mais diversas aplicações. Cabe ao engenheiro de materiais estudar a estrutura, as propriedades, as aplicações, o processamento e o desempenho de materiais novos ou já existentes, nas áreas de metais, polímeros, cerâmicos ou compósitos
Defina os seguintes termos:
Composição: A palavra composição pode se referir a vários significados diferentes. Tratando-se de Ciência dos materiais, podemos pensar em composição química, que é o conjunto de moléculas dos elementos químicos constituintes de certa substância.
Estrutura: Uma estrutura define do que um sistema é feito, ou seja, uma configuração de itens. Por exemplo: estruturas atômicas, estruturas químicas, Em Ciência dos materiais é a forma como os átomos, íons ou moléculas estão arranjados espacialmente.
Síntese: Processo pelo qual os materiais são obtidos a partir de produtos químicos, extraídos diretamente da natureza, ou obtidos de um processamento anterior.
Processamento: Processo que abrange as diferentes maneiras utilizadas para moldar materiais de forma a transformá-lo em componentes úteis ou mesmo para alterar suas propriedades. 
Por que é importante considerar a estrutura de um material ao projetar e produzir materiais de engenharia?
Porque cada tipo de material possui propriedades específicas, e estas podem influenciar positivamente ou negativamente no material de engenharia que esta sendo projetado. Essas propriedades são determinadas pela microestrutura deste material. Ex: Os metais são bons condutores de eletricidade por causa do tipo de ligação existente nas estruturas metálicas. Além disso, o uso de uma material inadequado pode causar futuros transtornos e até mesmo graves acidentes. Ex: o uso de um material não apropriado na construção de um prédio pode causar a queda do mesmo..
Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros?
Deve ser observado qual será a aplicação desse material, pois isto pode exigir, por exemplo, que ele seja resistente ou que seja um isolante elétrico. Em seguida observa-se se as características desse material atendem as necessidades. Alguns dos fatores a serem observados são leveza, resistência à corrosão, transparência, facilidade de processamento, redução do custo total dos componentes, entre outros.
Quais os diferentes níveis de estrutura de um material?
Macroestrutura: É a geometria da peça. Acabamento.
Microestrutura: Fases, composição, proporção, forma, orientação, distribuição e tamanho.
Estrutura Cristalina: Distância Atômica, células unitárias.
Estrutura Atômica: Raios Atômicos partículas elementares.
Qual a principal condição para a utilização de um biomaterial? 
“Um biomaterial é todo o material, natural ou sintético, que compreende inteiro ou a parte de uma estrutura viva ou de um dispositivo biomedical que execute ou substitui uma função natural”. Seu uso está relacionado principalmente a atividade médica e a condição necessária para seu uso é que ele seja compatível com o corpo humano.
Cite de forma resumida as principais diferenças entre ligação iônica, covalente e metálica.
A ligação iônica é um tipo de ligação que ocorre entre dois íons de cargas opostas, um cátion e um ânion.
A ligação covalente é um tipo de ligação onde ocorre o compartilhamento de átomos 
A ligação metálica é aquela que ocorre entre dois átomos de metais. Nessa ligação todos os átomos envolvidos perdem elétrons de suas camadas mais externas, que se deslocam mais ou menos livremente entre eles, formando uma nuvem eletrônica (também conhecida como "mar de elétrons"). 
Qual o tipo de ligação química usualmente presente nos seguintes materiais: Metais, Cerâmicos e Polímeros.
Metais: Ligação Metálica
Cerâmicos: ligação iônica entre metais e não-metais
Polímeros: Cadeias ligadas por forças de Van der Waals (ligação covalente).
Por que em geral os metais apresentam alta condutividade térmica e elétrica?
Num metal cada átomo exerce apenas uma fraca atração nos elétrons mais externos, da camada de valência, que podem então fluir livremente, proporcionando a formação de íons positivos (ou cátions) e o estabelecimento de ligações iônicas com não-metais. Os elétrons de valência são também responsáveis pela alta condutividade dos metais.
O que determina a distância de equilíbrio entre dois átomos?
A distância entre dois átomos é determinada pelo balanço das forças atrativas e repulsivas. Quanto mais próximos os átomos maior a força atrativa entre eles. Quando as somas das forças atrativas e repulsivas é zero, os átomos estão na chamada distância de equilíbrio.
Qual o tipo de ligação você esperaria que se formasse para os seguintes compostos:
a- Bronze ( liga de cobre e estanho ) – Ligação Metálica
b- Al2O3 – Ligação Iônica
c- Nylon – Ligação Covalente