Lista de exercícios Ciência dos Materiais Cerâmicas e Vidros Polímeros GABARITO

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Lista	
  de	
  Exercícios	
  Diagrama	
  de	
  Fases	
  CEMAT	
  2015-­‐2	
   1/3	
  
	
  
	
  
LISTA	
  DE	
  EXERCÍCIOS	
  –	
  CERÂMICAS,	
  VIDROS	
  E	
  POLÍMEROS	
  
CURSO	
  :	
  Engenharia	
  
DISCIPLINA:	
  Ciência	
  dos	
  Materiais	
  
PERÍODO:	
  4º	
  Período	
  
PROFESSOR:	
  Felipe	
  Tsuruta	
  
	
  
1) As	
  cerâmicas	
  são	
  divididas	
  em	
  cerâmicas	
  cristalinas,	
  vidros	
  e	
  vitrocerâmicas.	
  
Descreva	
  sucintamente	
  cada	
  uma	
  delas	
  e	
  dê	
  suas	
  principais	
  características.	
  	
  
	
  
Vide	
  matéria	
  discutida	
  em	
  sala	
  de	
  aula.	
  
	
  
2) Quais	
   as	
   duas	
   principais	
   características	
   das	
   cerâmicas?	
   Como	
   consequência	
  
dessas	
  características,	
  quais	
  as	
  principais	
  aplicações	
  na	
  Engenharia?	
  
	
  
As	
   cerâmicas	
   são	
  materiais	
   refratários,	
   ou	
   seja,	
   possuem	
   alta	
   resistência	
   a	
  
altas	
  temperaturas,	
  a	
  despeito	
  de	
  terem	
  baixa	
  resistência	
  mecânica.	
  Uma	
  das	
  
principais	
  aplicações	
  na	
  engenharia	
  é	
  na	
  indústria	
  do	
  aço,	
  cujos	
  altos	
  fornos	
  
contém	
  em	
  sua	
  formulação	
  argilas,	
  já	
  que	
  altas	
  temperaturas	
  são	
  necessárias	
  
nos	
  processos	
  siderúrgicos.	
  	
  
	
  
3) Com	
   base	
   no	
   que	
   foi	
   discutido	
   em	
   sala	
   de	
   aula,	
   discorra	
   sobre	
   tipos	
   de	
  
cerâmicas	
  cristalinas	
  e	
  dê	
  exemplos	
  de	
  cada	
  uma	
  delas.	
  
	
  
As	
   cerâmicas	
   cristalinas	
   são	
   divididas	
   em	
   cerâmicas	
   de	
   óxidos	
   silicatos,	
  
cerâmicas	
  de	
  óxidos	
  não-­‐silicatos	
  e	
  cerâmicas	
  de	
  não	
  óxidos.	
  	
  
	
  
As	
  cerâmicas	
  de	
  óxidos	
  silicatos	
  possuem	
  resistência	
  a	
  altas	
   temperaturas	
  e	
  
baixa	
  resistência	
  mecânica.	
  Dentre	
  os	
  exemplos,	
  é	
  possível	
  citar	
  os	
  refratários	
  
de	
  sílica	
  e	
  argila,	
  porcelana	
  esteatita	
  e	
  o	
  cimento	
  Portland.	
  	
  
	
  
As	
  cerâmicas	
  de	
  óxidos	
  não-­‐silicatos	
  apresentam	
  como	
  exemplo	
  o	
  Titanato	
  de	
  
Bário	
  ou	
  Chumbo	
  (BaTiO3	
  ou	
  PbTiO3).	
  Essa	
  classe	
  de	
  compostos	
  é	
  conhecida	
  
como	
  “Cristal	
  Piezoelétrico”,	
  que	
  são	
  materiais	
  que	
  apresentam	
  deformação	
  
quando	
   submetidos	
   a	
   um	
   campo	
   elétrico	
   e	
   produzem	
   um	
   sinal	
   elétrico	
  
quando	
  deformados.	
  Como	
  aplicação	
  nas	
  engenharias,	
   tem-­‐se	
  a	
   construção	
  
de	
  balanças	
  de	
  caminhões	
  localizadas	
  nas	
  rodovias.	
  	
  
	
  
As	
   cerâmicas	
  de	
  não	
  óxidos	
   são	
  exemplificadas	
  pelo	
   carbeto	
  de	
   silício	
   (SiC),	
  
cujas	
  propriedades	
  são	
  alta	
  dureza	
  (próxima	
  do	
  diamante)	
  e	
  alta	
  resistência	
  a	
  
ataques	
   ácidos.	
   Desta	
   feita,	
   esse	
   material	
   faz	
   parte	
   da	
   composição	
   de	
  
instalações	
  industriais	
  de	
  indústrias	
  químicas.	
  	
  
	
  
	
  
Lista	
  de	
  Exercícios	
  Diagrama	
  de	
  Fases	
  CEMAT	
  2015-­‐2	
   2/3	
  
4) Dentre	
  as	
  cerâmicas	
  de	
  silicatos,	
  o	
  refratário	
  de	
  argila	
  apresenta	
  importante	
  
papel	
  na	
  indústria	
  siderúrgica.	
  Qual	
  a	
  principal	
  propriedade	
  da	
  cerâmica	
  que	
  
fundamenta	
  essa	
  aplicação?	
  	
  
	
  
Vide	
  Questão	
  2.	
  
	
  
5) Analise	
  e	
  figura	
  abaixo	
  e	
  responda	
  com	
  fundamento	
  nos	
  temas	
  discutidos	
  em	
  
sala	
  de	
  aula.	
  	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1:	
  imagem	
  de	
  um	
  caminhão	
  	
  cuja	
  massa	
  foi	
  aferida	
  por	
  uma	
  balança	
  rodoviária	
  do	
  DNIT.	
  
	
  
	
  
	
  
Discorra	
  sobre	
  o	
  mecanismo	
  de	
  funcionamento	
  desta	
  balança,	
  com	
  fundamento	
  
na	
  natureza	
  do	
  material	
  estudado	
  em	
  sala	
  de	
  aula.	
  	
  
	
  
Vide	
  questão	
  3.	
  	
  
	
  
6) Qual	
   a	
   principal	
   cerâmica	
   de	
   não-­‐óxido	
   de	
   interesse	
   para	
   a	
   engenharia	
   e	
  
quais	
  as	
  suas	
  principais	
  aplicações?	
  	
  
	
  
Vide	
  questão	
  3.	
  	
  
	
  
7) Com	
  base	
  nos	
  estudos	
  relacionados	
  ao	
  Vidro,	
  responda	
  os	
  itens	
  abaixo:	
  
	
  
a) Qual	
  o	
  conceito	
  de	
  vidro?	
  
	
  
Material	
   não-­‐cristalino	
   com	
   uma	
   composição	
   química	
   compatível	
   com	
  
uma	
  cerâmica.	
  
	
  
	
  
Lista	
  de	
  Exercícios	
  Diagrama	
  de	
  Fases	
  CEMAT	
  2015-­‐2	
   3/3	
  
b) Qual	
  o	
  composto	
  químico	
  base	
  para	
  a	
  fabricação	
  deste	
  material?	
  	
  
	
  
Os	
  vidros	
   tem	
  como	
  matriz	
  a	
   sílica	
   (SiO2),	
   que	
  apresenta-­‐se	
  amorfa	
  quando	
  
submetida	
  ao	
  processo	
  de	
  vitrificação.	
  A	
  propriedade	
  da	
   translucidez	
  é	
  bem	
  
características	
  dos	
  vidros	
  e	
  fundamenta-­‐se	
  pela	
  estrutura	
  não	
  organizada	
  dos	
  
átomos	
  (amorfa).	
  
	
  
c) Quais	
  os	
  principais	
  tipos	
  de	
  vidros	
  discutidos	
  em	
  sala	
  de	
  aula?	
  	
  
	
  
Sílica	
  Vítrea:	
  alta	
  pureza	
  em	
  SiO2.	
  Aplicações:	
  janelas	
  de	
  fornos.	
  Resistente	
  a	
  
altas	
  temperaturas.	
  
	
  
Vidros	
   de	
   Borossilicato:	
   contém	
   os	
   íons	
   BO32-­‐,	
   que	
   confere	
   ao	
   vidro	
   alta	
  
resistência	
  mecânica.	
  Por	
  isso,	
  essa	
  classe	
  de	
  vidros	
  apresenta	
  custo	
  maior	
  e	
  
tem	
  como	
  aplicação	
  as	
  vidrarias	
  de	
  cozinha	
  e	
  de	
  laboratório.	
  
	
  
Esmaltes:	
  vide	
  caderno	
  
	
  
Vernizes:	
  vide	
  caderno.	
  
	
  
Vitrocerâmicas:	
  vide	
  caderno.	
  
	
  
	
  
8) Qual	
   a	
   classificação	
   dos	
   polímeros?	
   Qual	
   o	
   fundamento	
   para	
   esta	
  
classificação?	
  
	
  
Os	
  polímeros	
  são	
  classificados	
  em	
  Termoplásticos	
  e	
  Termofixos.	
  O	
  critério	
  que	
  
delimita	
   essa	
   classificação	
   é	
   alteração	
   do	
   material	
   com	
   o	
   alteração	
   da	
  
temperatura.	
   Os	
   Polímeros	
   Termoplásticos	
   são	
   deformáveis	
   sob	
   o	
  
aquecimento,	
   já	
   os	
   Polímeros	
   Termofixos	
   tornam-­‐se	
   rígidos	
   com	
   o	
  
aquecimentos.	
   Este	
   comportamento	
   é	
   observado	
  pois	
   está	
   relacionado	
   com	
  
alteração	
  das	
  ligações	
  primárias	
  e	
  secundárias.	
  
	
  
9) Quais	
  os	
  principais	
  tipos	
  de	
  polímeros	
  de	
  interesse	
  para	
  a	
  Engenharia?	
  	
  
	
  
Vide	
  material	
  de	
  sala	
  de	
  aula.	
  	
  
	
  
Exemplos:	
   Polietileno,	
   PVC	
   (policloreto	
   de	
   vinila),	
   Poliestireno,	
   Isopreno,	
  
Bakelite,	
  ets.	
  	
  
	
  
A	
   questão	
   deve	
   ser	
   respondida	
   com	
   pelos	
   menos	
   1	
   aplicação	
   de	
   cada	
  
polímero.