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Questões de revisão – Ciência dos Materias PROFESSORA – Sheila Bonetti - DATA 01/05/18 ACADÊMICO (A) Bruna Arnold Puhl NOTA: ______ . Observações: As questões deverão ser respondidas e como combinado deverão ser entregues até dia 01/05/18, pois correspondem a presença da aula do dia 25/04/18. Bom trabalho a todos! RESPONDA: Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na engenharia moderna? A Ciência dos materiais estuda a relação entre estrutura e propriedades dos materiais. Trabalha na ampliação do conhecimento dos materiais, definindo seu potencial de utilização e suas limitações. Sua importância na engenharia moderna se deve à capacidade de se obter através de pesquisa, certas combinações de materiais, estruturas e propriedades que poderão representar soluções para aplicações em determinadas condições de serviço, de meio e minimizando os custos. Quais são os critérios que um engenheiro deve considerar para escolher um material. Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condições de operação que será submetido o referido material e levantar as propriedades requeridas para tal aplicação, saber como esses valores foram determinados e quais as limitações e restrições quanto ao uso dos mesmos. A segunda consideração na escolha do material refere-se ao levantamento sobre o tipo de degradação que o material sofrerá em serviço. Por exemplo, elevadas temperaturas e ambientes corrosivos diminuem consideravelmente a resistência mecânica. Finalmente, a consideração talvez mais convincente é provavelmente a econômica, o custo do material acabado. 3. Como se inter-relacionam estrutura, propriedades, processamento e desempenho em serviço de um material? FOLHA DE EXERCICIO 4. A partir de um material de sua escolha, dê duas aplicações para o mesmo e descreva as propriedades de interesse em cada aplicação. 5. O que é compromisso entre as propriedades de um material? 6. Como a questão ambiental está presente na seleção de um material para determinado emprego. FOLHA DE EXERCICIO 7- Qual é a importância do entendimento da estrutura atômica de um átomo na Ciência dos Materiais? 8 - O que são os números quânticos de um átomo? Os números quânticos são parâmetros matemáticos, calculados por Paul Dirac, utilizados para determinar a posição de um elétron no átomo. a) N º Quântico Principal (n): Indica a camada (energia). b) N º Quântico Azimutal (l): Indica o subnível c) N º Quântico Magnético (m): Indica a orbital d) N º Quântico Spin (s): Indica a rotação de elétrons. 9 - Caracterize: ligação iônica; ligação covalente e ligação metálica. Ligação Iônica: nessa ligação, predominam as forças eletrostáticas que atraem os íons de cargas opostas. A ligação iônica é a responsável pela formação de compostos iônicos, e ocorre entre um átomo metálico e um átomo não metálico, com doação de elétrons por parte do primeiro e recebimento de elétrons por parte do segundo. Ligação Covalente: a ligação covalente, ocorre entre dois átomos não metálicos, forma os compostos de natureza molecular, de modo a constituir uma molécula de natureza polar (ligação entre dois átomos diferentes) ou apolar (entre dois átomos iguais). Ligação Metálica: os elétrons distribuem-se sobre núcleos positivos de átomos metálicos, formando uma nuvem eletrônica sobre toda estrutura da matéria formada, sendo esta a responsável pelas propriedades metálicas da matéria constituída. Ocorre entre dois átomos metálicos. 10 - Explique porque sólidos iônicos tipicamente não conduzem eletricidade, enquanto que se dissolvidos em água serão condutores. 11 - Como poderiam ser explicadas algumas propriedades do diamante a partir de suas ligações químicas? 12 - Sob o ponto de vista de energia, diferencie: Materiais condutores, semicondutores e isolantes. Diferencie materiais cristalinos de materiais não-cristalinos em termos de arranjamento atômico. Sólidos cristalinos são substâncias na qual os átomos encontram-se ordenados sobre longas distâncias atômicas formando uma estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina. Já os sólidos amorfos ou não-cristalinos em geral, não apresentam regularidade na distribuição dos átomos, ou seja, não existe ordem de longo alcance na disposição dos átomos. - Quais são as estruturas cristalinas mais comuns encontradas nos materiais metálicos? Três são as estruturas: cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada e hexagonal compacta. - O que você entende como “fator de empacotamento atômico” e de que depende? O fator de empacotamento atômico é um índice que representa a fração do volume de uma célula unitária que corresponde a esferas sólidas, assumindo o modelo da esfera atômica rígida. Tem como objetivo informar quantos átomos podem ser organizados numa estrutura cristalina e determinar a qualidade no empilhamento. Este fator é definido pela razão entre o espaço ocupado pelos átomos em uma célula unitária e o volume da célula cristalina. Neste caso, os átomos são representados por esferas sólidas que se tocam para construir a rede. - O que é polimorfismo ou alotropia? Quais as consequências deste fenômeno nas propriedades dos materiais? Cite 2 exemplos de materiais que exibem polimorfismo. Polimorfismo é o fenômeno no qual um sólido (metal e ametal) pode apresentar mais de uma estrutura cristalina, dependendo da temperatura e da pressão (por exemplo, a sílica SiO2 como quartza, cristabalita e tridimita) Alotropia é sólidos elementares quando apresentam mais de densidade e outras propriedades físicas. Exemplos: grafite, diamante e ferro puro. - Quais as informações básicas que podem ser obtidas por difração de raios x? Espectrogramas - Há variação de volume quando o ferro é aquecido, ou seja, na passagem da estrutura ccc para cfc? Explique. Sim, pois é uma estrutura polimorfista que sofre transformações das propriedades físicas...... - O correto é: estrutura cristalina ou microestrutura cristalina? Estrutura Cristalina. -. O plano (em cor escura, abaixo) que cortasse o cubo do sistema cúbico de face centrada, CFC (contendo uma esfera em cada vértice e uma em cada face, tão próximas que algumas delas se tocam), mostraria qual dessas figuras? A, B, C R: Na figura A.