CTM P1 2013.2

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1) (1,0) Entre os seguintes compostos:
K+1F-1,
Ca+20-2
Sc+3N-3
qual teria a maior força de atração? JUSTIFIQUE.
Obs.: As valências dos elementos químicos aparecem nas fórmulas químicas dos compostos.
\= co..o -- q -c -\0q )("(-\ J ç; v -c --\~)-<. y LJ
J.o.,
FScN = q ---.(-\0<4 )( (---\,G ,<-\0 --t~) .:t. v: q
01.-
Q..,
CO'rf'o \=:x:)(:~e'\'\OS '\J€..- qvo'n+O n-o.',0' CÀ.,,0..\êrc i a...J ítO..\ o, "5-e,cL
Q ~o'IÇO-.-de ~+'ra.çÕo) '-llsto 9ve )0...5 ca~s \~ ~kJ€n::lqvn de-
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\ I 4-?:.,,\-~
i€'rQ Q.. ~ \G'r to~o.. 'Se'lO, Se \'\J .
2
2) (1,5)
a. (0,5) Calcule o fator de empacotamento atômico da estrutura cúbica simples.
b. (0,5) Calcule as densidades atômicas lineares para as direções 1 e 2 numa rede cúbica
de corpo centrada (CCC).
c. (0,5) Em seguida, desenhe uma rede cúbica de face centrada (CFC) e calcule a
densidade atômica linear na direção 2, conforme assinalado para CCC.
~)Q) \=EA::: o ,\ \r-y o,t O'N"'o5 -c ".10 U'N'\e
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CO'("y) ?r- I'rí\e'íA-o
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DAL ~ ~R· .J:2
~4RD
DAL=
3) (1,5) Considere os desenhos abaixo, que mostram peças longas de ferro puro em contato
com carbono ou cromo. Considere que as concentrações de carbono e cromo na superfície
das peças (x = O)são iguais (Cs). As peças são, em seguida, aquecidas em um forno.
Fe
) x
~~ F_e 1
----------------------------------------------------~) X
Considere também a tabela periódica dos elementos, reproduzida abaixo.
IA
1
H
o
2
He
3
Li
11
Na
19
K
31
Rb
55
4
a. (0,7) O que vc espera que aconteça com os átomos de carbono e cromo? Responda
baseado no conceito de defeitos pontuais.
b. (0,8) Os gráficos abaixo mostram a concentração de carbono e de cromo ao longo do
eixo x depois de um intervalo de tempo t1. Apenas um deles está correto - identifique-o
e justifique sua escolha.
j
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E
E
Ql
ê
o
Ql
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o
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~
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Ql
U
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Ü
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Profundidade (mm)
'"'"'"<1lE
E
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Profundidade (mm)
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Profundidade (mm)
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7
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Q., to~s d.e.. ca. Y bO'\'O e C'í'Orí'O.
O'("'('"Q o '10. \o do C r- 5
4) (1,5)Uma barra com 100 mm de comprimento e seção transversal quadrada com 10 mm de lado está
submetida a uma carga trativa de 28 kN. Nestas condições ela apresenta um elongamento de 0,4 mm
e está no regime elástico. Identifique na lista abaixo o material do qual a barra é feita. Apenas
respostas com o cálculo pertinente serão aceitas.
Material E (GPa)
Aço 210
Cobre 110
Alumínio 70
Magnésio 45
Lf) l = --\00 '""'\""tI -:; -\00)(" -\0 - 3 = O"-\ -= -\0 ---\NJ
A = o,~ = (-.\O'N\n\ ).z = (,\Q)( ~O-3 J 02
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6 = E· [
t. :: b.L--L v
E- á
E
::
o 'rí'Ódu\o de €.\o..~t,cid.o...de ~\'con+~
~0, ':t-QGPcx.j Q 'r\o.-\-e yi 0..\ do 9VQ \ CÃ-- '00,.\\0.
é ~eA·a. é O CÃ.\\J~('"'\o
6
5) (1,5) Três chapas de cobre foram trabalhadas a frio até as porcentagens de 15, 50 e 85%.
a. Explique o que ocorreu com as três placas trabalhadas a frio do ponto de vista da resistência
mecânica ao compará-Ias com a resistência mecânica da placa de cobre antes da aplicação do
trabalho a frio e em seguida classifique-as na ordem crescente de seus limites de escoamento.
b. Desenhe de forma esquemática as curvas tensão-deformação das três placas trabalhadas a
frio. JUSTIFIQUE.
c. Explique como as discordâncias estão envolvidas no processo, ocorrido ao longo do trabalho a
frio, que resulta em mudanças dos valores dos limites de escoamento das placas.
s )a..) {J.. ro \ \ L x . _\ o-e5er-e"" -tY"o..oo\~S O- \'\\0 Q., ~VICÃ",\~e,
di~co\àa.'0C\ (Ã,5 a.U'\'0e'r"\to., Esse ~y-o.~ '0ú~eY-o d.e 6\ scordd.f'I-
Cla.S ~Q.1;- co"" 9ve e.\CA5 \\\~e'ro..~o...'íl) e'l\~'\e SI..; d,"r(li lIUI..do as
f\cN \ 'rn entos e pc 'r f; 'rr} CÃ..v í\I en \-cx,Y'do <>, '\e. '5\s+ê.YlCiQ \Yl.ecô n \CQ
cks ?\OCQ'S 9va.~ <::o"n\fCÃ'r-~S Con-l CÃ. ?\cco.. Q'(\~-e"·1o" ao en-
'C'nJ c..'r'0 eY\+0
COrn o o.'Xnen\o fu 're";s\~\a. (~e,,5C:;:O SLJf'C"\o.2lo.. fe.\o
T-ro..te".•o. \) o.v rne,,\a.n'OS to."" \'e';:"'" o \""" Je de -e.sca ~+ G, ~
?oy-\o.'rI1-0) ~vo.'rI-to T\'a.\5 \e'Í\\F \\Obo.\\o.do Q ~\:\OJ ~\(), e
o; \eS\6~ê'\'C\Q e o \\'r\I\-te de e~coo.'NIeY'l-te>Ó:> '\'í'O--\-e,\o.\ .
\i-rnite
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~51 ~elá o mo. "Cr \i Ni I~e
d.e es co'Ct.vY"en+o..J 5e'ôui-
~ de '50j, e --{57
\-espec.+l va..'í'nen+e.. )
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I . 7que. -\.~ I. -t--en ~ =; Y-','O-IOr-
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e '&5 j. 'r es p€>cti \I Y""I'"'I Je
c) o ?,OCe5S0 Oe.. ôe ,"oY\f"'O~ 0:0 o. ~·~O ~G..t COnJ
que. Q., quoY"lt. do.de de diSCO"j&N'OiO-S OU'rne~ e
o'SSihl Fssern cx \\\ie~\~n~-re ~i) 6, \-\cu\~a~ os
'rlo"JI'CY\€,JOS e ~o...6e..Y"Õo-0..'55 \'rn CC)'r\j 9l.e c.. "eslS+~\o.
",ecS,'0\<:.,o..' do ~te" ..o..\ co..uYnen+e
6) (1,0)Considere os elementos abaixo, qual deles poderia formar uma liga de solubilidade total com o
Cobre? Explique porque.
Cu
Mn
F
Sr
Co
Ag
Estrutura
Cristalina
CFC
CS
CFC
CFC
HCP
CFC
Raio (Á)
1.28
1.12
0-<60
2.15
1-.25
1.44
Eletronegatividade ValenciaElemento
1.9
t-s
4-:0
1.0
1.8
1.9
+1
+2
-1
+1
+2
+1
G") PO-,a.., 9ve. 0.00...\\l\'5C\'o\\I~e·tota..\) Õe"e'rrOS +ey 6o\S
e.\e'ri\e"tos 9ve ,?O'5sutQ'Kl mesY'rO- 'Vo..\êY-clCÀ) e\~k\\e'tf'l,v,do.d.e
~\"'\ \0..'1 J d\~.Qre."Ço.. F)(\~ Q:: ~5 .(" \O ~\O CÃ~6\O),co e com
O- ~e~~ es+rv\-\...)"rQ.. C,l sta.\'"\'C\..
~e\G..- -\a..'o-e\o..) O ~\-e.Y'nen-\-oqve. 'fr'01s respeIto..
0-5 Cord'C(.~es rOíQ 9ue OCO'r\Q 'So\vb\\\6oóe +0+0..\ é A~ .
. ~
~'\ese\\\c:n"\\ eslru+ura.. cr\s~c.\\~ o5biCA. de ~oce cen-
-\,YLJ - --\J.2~ = o-\ç;
)t. l..
CoY\O ?oóe'(Y'Os "Je"
A% e Cv
( ~J 6,~~y-e'r-'i:o.. d.e. --\G·/
dovde e. '\í\es~ ~o.\êrc\Q.
8
7) (2,0) Considere o diagrama isomorfo Mo-W. Uma liga de composição Co foi aquecida até 3000°C e,
nessa temperatura, a porcentagem da fase a vale 55%, determine:
a) a composição das fases a 3000-ec;--
b) a composição Co da liga;
c) represente a microestrutura dessa liga na temperatura ambiente;
d) se essa liga de composição Co está com um limite de escoamento baixo para uma determinada
aplicação é possível aumentar o valor do limite de escoamento usando o mecanismo de
endurecimento por solução sólida?
OBS: Faça os cálculos usando a porcentagem em peso (weight percentage).
Mo-W .Molybdenum- Tungsten
°C
340
Atomic Percentoge Tungsten
3387°
5200
o 10 ·20 30 40 50 60 70 80 '\
I VF ,"~,,
O L ..,;"
1--"- /•...- /,...• •...
OF
~ ..
,•...
~
10-'
O ~'T
~
,•...
F _ .•.• ....- /. (Mo.W)
O -- ---
.•.•--- ----~ JOF ------ :à' --r::::-- •I6000
320
560
300
280
500
2623-
260
Mo
D.T,H.
10 20 30 40 50 60 70
Weight Percentage Tungsten
80 90 w
( ':\)0.) °1, oL o 5S
II = L(S
C L\,.) z: .551.
Co<,"'l :'101
c~o LI S '(, ••--
Co<..~ = 30'1.
o
S5 = Co - CL I.l 55 I.Colo ~
C o<.- - CL. ct ::+0'1W5 z Coc - CO
C<x - CL C~ :: 45/,
C~ ~ '30/
l)5 - Cc '1-0'o) 5'5~ Co - Y5 7 ss :: Co _l/5 -\CCX - ~5\00- --\5l1":J - ~O
<6 3/ ~ '/.Co ::
55 ",,-\5 - Co -L/S
-\00
53) 3 'I, )Co =