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Rio de Janeiro, 27/03/2015.
CIENCIA DOS MATERIAIS
PROF: AMÉLIA
LISTA PRÉ – AV1
Ciclo Básico de Engenharias
1) Defina Ciência dos Materiais e Engenharia dos Materiais.
(i) Ciência dos Materiais concentra-se nos fundamentos científicos da correlação entre composição-estrutura-propriedades.
(ii) Engenharia dos materiais desenvolve modos de converter ou transformar materiais em dispositivos ou estruturas úteis.
2) Defina os seguintes termos: Composição, Estrutura, Síntese e Processamento.
Composição: Indica a constituição química de um material.
Estrutura: Descrição detalhada do arranjo dos átomos.
Síntese: Refere-se ao modo como os materiais são feitos, a partir de substâncias químicas encontradas na natureza ou sintetizadas pelo homem.
Processamento: Diz respeito ao modo como os materiais são transformados em componentes úteis e com propriedades adequadas.
3) Quais os diferentes níveis de estrutura de um material?
Subatômico
Atômico
Microscópico
Macroscópica
4) Por que é importante considerar a estrutura de um material ao projetar e produzir materiais de engenharia?
Porque a estrutura esta relacionada com as propriedades do material
5) Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros?
Condições de operação, propriedades, degradação e econômica.
6) Qual o principal objetivo em se desenvolver um material compósito?
Para apresentarem a combinação das melhores características de cada material constituinte.
7) Qual a principal condição para a utilização de um biomaterial?
Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano (isto é, não devem causar rejeição).
8) Considere um automóvel. Liste alguns materiais não tradicionais envolvidos na construção do mesmo.
Velas de ignição- cerâmica.
Bloco do motor- ferro fundido ou alumínio
9) Como definir qual o melhor material para um determinado fim?
Custo, tempo de vida, aparência e finalidade. Exemplo copo ( vidro, cerâmica, plástico, madeira, metal e papel)
10) A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura atômica e ligações químicas destes. Assim podemos classificá-los em metais, cerâmicos e polímeros. Cite as principais características desses materiais, dando um exemplo para cada material.
Metais: relativamente resistentes, maleável ou dúctil (alta plasticidade), resistente à fratura ( alta tenacidade), excelente condutor de eletricidade e calor e brilho metálico. 
EX. bronze
Cerâmicos: resistentes, rígidos, frágeis (não sofrem deformação plástica), isolantes de calor e eletricidade, leves. 
EX. vidro
Polímeros: São macromoléculas, baixa densidade, alta flexibilidade, resistência à corrosão, resistência ao impacto e menor custo. 
EX. PVC
11) Atualmente, diversos componentes de motores de combustão interna são confeccionados a partir de materiais cerâmicos. Cite duas vantagens do emprego deste material.
Vela de Ignição: Isolação elétrica e resistência a altas temperaturas.
12) Explique por que razões os materiais metálicos apresentam, em geral, densidades maiores que os materiais cerâmicos e estes maiores do que os materiais poliméricos.
(densidade = massa/volume) ; como a massa do material metálico> material cerâmico> Polimérico
13) Os três tipos de materiais: Metal (alumínio), cerâmica (vidro) e polímero (poliéster plástico). Cite seus pontos positivos e negativos.
Alumínio: 
Vantagens: Leveza, resistência à corrosão.
Desvantagem: Alto custo de produção à partir de Matéria prima bruta.
Cerâmico:
Vantagens: Matéria-prima de baixo custo
Desvantagem: Frágeis
Polímero:
Vantagens: Fácil manuseio
Desvantagem: Demora muito tempo para se degradarem no meio ambiente
14) O que torna “inoxidável” o aço inoxidável?
A presença de crómio confere o aço inoxidável uma excelente resistência à corrosão
15) Qual a diferença entre aço e ferro fundido?
O teor de carbono. 
Aço = 0,008% à 2,11% 
Ferro Fundido = 2,11% à 6,67%
16) Para reciclar sucata de aços inoxidáveis de forma eficiente é preciso separar o aço inoxidável de alto teor de níquel do de baixo teor de níquel. Determine um método para fazê-lo
Em verdade, a grande maioria dos metais simplesmente não responde em magnetostática de forma perceptível aos sentidos. Entre os poucos que respondem, destacam-se o ferro, o cobalto e o níquel. Portanto, chegamos a conclusão que os aços com maior teor de níquel serão atraídos pelo eletromagnetismo.
17) Cite de forma resumida as principais diferenças entre ligação iônica, covalente e metálica.
Ligação iônica: transferência de elétrons
Ligação covalente: compartilhamento
Ligação Metálica: formação de nuvem de elétrons
18) Por que em geral os metais apresentam alta condutividade térmica e elétrica?
Os metais conduzem calor pelo movimento de elétrons. Como os elétrons ficam livres nos metais, os elétrons podem transportar rapidamente calor através de todo o material.
19) Qual o tipo de ligação você esperaria que se formasse para os seguintes compostos:
Bronze (liga de cobre e estanho): ligação metálica
Al2O3: ligação iônica
Nylon: ligação covalente
20) Explique porque geralmente materiais covalentes são menos densos que materiais metálicos e iônicos.
Devido à direcionalidade da ligação química
21) O que determina a distancia 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.
22) Qual dos materiais você acredita que tenha o maior coeficiente de expansão térmica: o Al2O3 ou Al (alumínio)? Justifique.
Al, ligação metálica mais fraca do que a ligação iônica, tem coeficiente mais alto.·.
23) Descreva as diferenças nas escalas atômica e macroscópica entre sólidos moleculares e sólidos Covalentes.
Na escala atômica, os sólidos moleculares são compostos de moléculas individuais mantidas juntas pelas forças intermoleculares. Sólidos covalentes reticulados são compostos de um arranjo tridimensional de átomos mantidos juntos por ligações covalentes. Na escala macroscópica, sólidos covalentes reticulados têm altos pontos de fusão e sólidos moleculares têm pontos de fusão relativamente pequenos·.
24) Dê a sua opinião sobre a seguinte afirmação: “quanto maior a diferença na eletronegatividade mais covalente é a ligação”
A afirmação é falsa, pois a ligação covalente ocorre entre dois átomos com eletronegatividades similares e altas. Daí o nome covalente que quer dizer mesma valência. Na verdade, nas ligações covalentes a diferença de eletronegatividade é menor ou igual a 1, enquanto nas ligações iônicas ela é maior ou igual a 2.
25) Considerando a seguinte afirmação correta “Quanto mais próximo os átomos maior a força de atração entre eles, explique então porque estes não se chocam”.
Devido a distância Inter atômica, força de atração = força de repulsão
26) Explique porque se espera que polímeros termoplásticos simples, como polietileno e poliestireno, tenham um módulo de elasticidade bastante reduzido, quando comparados aos metais e cerâmicos.
Ligações secundárias fracas em cadeias.
27) Explique por que os metais são maleáveis e dúcteis.
As camadas atômicas internas nos metais conseguem deslizar facilmente umas sobre as outras porque não há forças direcionais tendendo a mantê-los em posições fixas, assim os metais são dúcteis e maleáveis
28) Descreva as diferenças nas escalas atômica e macroscópica entre sólidos metálicos e sólidos iônicos.
Um sólido metálico: É aquele que é formado por íons positivos esfericamente simétricos, nos quais os átomos têm apenas alguns elétrons ligados em camadas incompletas e cujas forças de coesão apresentam simetria esférica. As suas energias de ionização são relativamente baixas e a sua rede cristalina é regular e inclui a nuvem deelétrons, constituído por elétrons livres e conferindo-lhes uma condutividade térmica e elétrica extraordinária. 
Os sólidos metálicos: São opacos, os sólidos iônicos por sua vez é aquele cuja rede cristalina é formada por ligações iônicas, encontrando-se os íons dispostos de tal forma que alcançam uma configuração estável, submetidos a interações mútuas. Os sólidos iônicos apresentam as seguintes propriedades macroscópicas: baixa condutividade, tanto elétrica como térmica, à temperatura normal, aumentando para temperaturas elevadas; dureza, fragilidade e um ponto de fusão alto, originado pelas forças eletrostáticas que atuam entre os íons; energia de vibração da rede menor que a dos sólidos covalentes e associada à absorção de radiação eletromagnética infravermelha.
29) Por que os sólidos covalentes reticulares são maus condutores de eletricidade e muitas vezes isolantes?
Os sólidos covalentes são maus condutores de eletricidade porque os elétrons estão localizados nas ligações covalentes e não estão livres para se mover através do cristal. Apenas o grafite por apresentar elétrons pi torna-se bom condutor.
30) Descreva as diferenças nas escalas atômica e macroscópica entre sólidos metálicos e sólidos iônicos.
Um sólido metálico é aquele que é formado por íons positivos esfericamente simétricos, nos quais os átomos têm apenas alguns elétrons ligados em camadas incompletas e cujas forças de coesão apresentam simetria esférica. As suas energias de ionização são relativamente baixas e a sua rede cristalina é regular e inclui a nuvem de elétrons, constituído por elétrons livres e conferindo-lhes uma condutividade térmica e elétrica extraordinária. Os sólidos metálicos são opacos. Os sólidos iônicos por sua vez é aquele cuja rede cristalina é formada por ligações iônicas, encontrando-se os íons dispostos de tal forma que alcançam uma configuração estável, submetidos a interações mútuas. Os sólidos iônicos apresentam as seguintes propriedades macroscópicas: baixa condutividade, tanto elétrica como térmica, à temperatura normal, aumentando para temperaturas elevadas; dureza, fragilidade e um ponto de fusão alto, originado pelas forças eletrostáticas que atuam entre os íons; energia de vibração da rede menor que a dos sólidos covalentes e associada à absorção de radiação eletromagnética infravermelha.
31) O que é ferro fundido?
O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à base de carbono e silício.