Ciência dos Materiais Lisete lista 1 2 3 respostas incompleto

Prévia do material em texto

NÃO ESTÁ COMPLETA! 
RESPOSTAS LISTA 1 
1) A estrutura de um material irá definir as suas propriedades, que do interesse da 
engenharia podemos citar basicamente as propriedades mecânicas, elétrica, 
térmicas, magnéticas, óticas e deteriorativas. Já o processamento de 
determinado material irá definir sua estrutura, materiais de mesma composição 
química com estruturas diferentes possuem propriedades diferentes. Exemplos: 
carbono, carvão, grafite, diamante, óxido de alumínio. O desempenho de um 
determinado material portanto, depende dos três fatores estrutura, propriedade 
e processamento. Logo ESTRUTURA, PROPRIEDADES, PROCESSAMENTO e 
DESEMPENHO estão diretamente inter-relacionadas. Esquematicamente 
conforme figura abaixo. 
 
 
 
2) Como todas as propriedades dos materiais são definidas pela sua estrutura. Um 
processo de fabricação diferente de outro para um mesmo material implicará 
em estruturas diferentes consequentemente propriedades diferentes. 
 
3) As propriedades de superfície são relacionadas ao comportamento dela com o 
meio; resistência ao desgaste (abrasão); corrosão, o aspecto da matéria. Por 
exemplo, os materiais usados em prótese não podem ter reações com o corpo 
humano, denominados de materiais biocompatíveis. Já as propriedades de 
corpo são propriedades elétricas, magnéticas e térmicas. Intrínsecas ao material. 
 
4) Quanto às propriedades físicas temos materiais duros (resistentes ao risco e a 
abrasão), frágeis (que se quebram devido a esforços), dúcteis (que podem ser 
laminados ou fabricarem fios. Dentro das propriedades físicas é de suma 
importância suas propriedades eletromagnéticas e térmicas como 
condutibilidade elétrica, condutibilidade térmica, eletromagnéticas e ópticas. 
As propriedades químicas mais significativas são quanto a deterioração, é 
importante em estruturas civis, materiais que resistam ao tempo, normalmente 
a ação de oxidação e ao caráter ácido das chuvas. Outro exemplo de materiais 
específicos se dá em perfuração de rocha, onde atualmente se emprega uma liga 
de tungstênio que possui alta resistência a abrasão (risco) e também possui alta 
resistência mecânica mesmo em altas temperaturas. 
5) Material de escolha CARBETO DE TUNGSTÊNIO. Aplicações: Bits de 
perfuração de rocha. O material carbeto de tungstênio classificado como um 
material compósito do tipo cerâmico possui aplicações na indústria 
principalmente como ferramentas de corte de outras ligas como aço, também 
em perfuração de rocha, perfuração de poços petrolíferos. Sua aplicação se deve 
a alta resistência a abração (dureza) e por manter sua resistência mecânica 
quando submetido a elevadas temperaturas. Fatores econômicos também 
determinam o emprego deste material. 
 
6) Os materiais em serviço podem se degradar por fadiga, variações de 
temperatura, corrosão devido, principalmente a oxidação. Componentes 
automotivos como peças de automóveis etc. normalmente falham (fraturam-se 
por fadiga) fadiga: é aqueda da resistência ou fratura de um material devido a 
uma tensão repetitiva, que pode ser superior ou inferior ao limite de 
escoamento. (normalmente as tensões aplicadas são abaixo do limite de 
escoamento do material). Corrosão: Muitos metais e polímeros reagem com o 
oxigênio e outros gases, particularmente essas reações são catalisadas devido a 
altas temperaturas. Metais e cerâmicas podem degradar-se, ao passo que 
polímeros e cerâmicas – que não à base de óxidos- podem oxidar. Altas 
Temperaturas: tendem a baixar signitivamente para maioria dos materiais 
principalmente os metais. 
 
7) Em todas as seleções de materiais faz-se emprego de ponderação da questão 
ambiental onde na indústria pode-se aplicar o conceito dos 3Rs ( Redução, 
Reutilização e Reciclagem) de materiais. Vale salientar que também se deve 
considerar os fatores de descarte e disposição final de resíduos. Uma forte 
tendência devido à legislação ambiental brasileira CONAMA 1986, e também o 
processo de manufatura preferindo-se materiais renováveis e onde o processo 
envolva menor consumo de energia. A problemática é muito com em vários 
segmentos da indústria como a química, metal-mecânica, construção civil, 
mineração e outros. 
 
8) São principalmente propriedades físicas e mecânicas desejadas específicas de 
projeto, situação do serviço do material. O processamento e ou fabricação em 
um formato específico. E altamente determinante citando um jargão em 
engenharia: “no final das contas tudo é dinheiro” critérios econômicos. 
 
9) Um material inteligente é capaz de detectar estímulos externos tais como 
variações de temperatura, de tensão, de umidade ou de um composto químico 
específico e de responder a esses estímulos. 
 
10) Nanotecnologia é o conjunto de tecnologias baseadas em fenômenos físicos, 
químicos e biológicos que ocorrem em nanoescala. Segundo Elson Longo 
(UFSCar) nanotecnologia é o termo utilizado para descrever a criação, 
manipulação e exploração de materiais na escala nanométrica ( . 
Segundo Figueiredo (2006, p.12), A nanotecnologia corresponde a capacidade 
de criar agrupamentos de átomos ou moléculas, cujo arranjo espacial e 
composição são usados para obter estruturas com novas propriedades 
mecânicas, ópticas, eletrônicas ou magnéticas e, portanto, novos produtos 
industriais. 
 
RESPOSTAS LISTA 2 
1) 
Massa do elétron em repouso 
Carga do elétron 
Massa do próton em repouso 
Carga do próton em repouso 
Massa do nêutron em repouso 
Carga do nêutron em repouso ZERO C 
 
Os átomos no seu estado fundamental encontram-se em equilíbrio de cargas 
elétricas, logo possuem o mesmo número de prótons e elétrons, que por sua vez 
tem cargas elétricas de mesmo valor em módulo, o que proporciona o equilíbrio 
elétrico. Nota-se que a massa de um átomo concentra-se no seu núcleo onde 
estão localizados os nêutrons e os prótons que possuem massa signitivamente 
maior. Na prática considera-se TODA a massa do átomo concentrada em seu 
núcleo, e também sua carga positiva. Equanto que sua cara negativa na 
eletrosfera onde encontram-se os elétrons vibrando dentro dos orbitais. 
 
2) O raio atômico r é definido como metade da distância existente entre dois 
núcleos de átomos vizinhos conforme figura. 
 
 
Conforme ilustração nota-se a diminuição do raio iônico conforme a perda de 
elétrons devido a uma nova configuração eletrostática. 
Para o caso de ânios o raio iônico aumenta pois quando o átomo “ganha” 
elétrons no balanço de cargas ele terá mais carga negativa que será atrida pelo 
núcleo. 
 
3) Números quânticos servem para caracterizar (definir) o tamanho, a forma e a 
orientação espacial da densidade de probabilidade pro três destes números 
quânticos. O estado de energia que cada elétron possui é determinado por 
quatro números quânticos eles descrevem elétrons em níveis distintos de 
energia. Os números quânticos são os seguintes: Numero quântico principal n, 
numero quântico azimutal l numero quântico magnético ml e numero quântico 
de spin ms. 
 
Quanto mais afastado do núcleo maior a energia 
 
Cada nível n possui n subníveis de energia 
Nivel 1 – 1 subníveis 
Nivel 2 – 2 subníveis 
Nivel 3 – 3 subníveis 
Nivel 4 – 4 subníveis 
Nivel 5 – 5 subníveis 
Nivel 6 – 6 subníveis 
Nivel 7 – 7 subníveis 
 
 
 
 
 
 
4) 
 
 
 
 
O numero de elétrons no subnível do Fluor é 5. 
O numero de elétrons do subnível do Ni é 8. 
Os elétrons estão alinhados conforme esquema: 
 
5) Ligação metálica: os elementos metálicospossuem mais átomos 
eletropositivos dispostos a doar seus elétrons de valência, formando uma 
“nuvem” de elétrons ao redor dos átomos. Os elementos metálicos possuem 
um, dois, ou no máximo três elétrons de valência. Neste modelo os elétrons não 
se encontram ligados a um átomo em particular no sólido e estão mais ou 
menos livres para se movimentarem ao longo do metal. Os elétrons restantes, 
não os de valência, juntamente com os núcleos iônicos, possuindo carga líquida 
positiva igual em módulo à carga total dos elétrons de valência por átomo. 
Figura ligação metálica. 
Ligação iônica: É descrita com a ligação onde ocorre a transferência de elétrons. 
Sempre encontradas em compostos envolvendo elementos metálicos com 
elementos não metálicos , ou seja ligações entre elementos muito eletropositivos 
(forte tendência para doar elétrons) com elementos muito eletropositivos (forte 
tendência para ganhar elétrons). Sendo assim os átomos de um elemento 
metálico perdem seus elétrons de valência para os átomos adquirirem 
configurações estáveis ou de gás nobre inerte e, também uma carga elétrica 
tornando-se íons. Sendo cátion de carga líquida positiva para o metal e ânion de 
carga líquida negativa para o não-metal . 
Exemplo clássico é o NaCl Cloreto de Sódio ou sal de cozinha. Um átomo de 
sódio assume a estrutura eletrônica do neônio (e uma carga positiva unitária 
+1e), pela transferência de seu único elétron de valência 3s para o átomo de 
Cloro. Após essa transferência, O íon cloro adquire carga negativa e uma 
configuração igual a do argônio. 
Ligação covalente: Nas ligações covalentes as configurações estáveis são 
adquiridas pelo compartilhamento de elétrons entre átomos adjacentes. Dois 
átomos que estão ligados de maneira covalente contribuirão cada um com pelo 
menos um elétrons para a ligação, e os elétrons compartilhados podem ser 
considerados como pertencentes a ambos os átomos 
 
6) 
 
 
 
 
RESPOSTAS LISTA 2 
1) Célula unitária pode ser definida como a menor subdivisão de rede 
cristalina que mantém as características típicas de toda a rede. Parâmetro 
de rede dimensões das arestas das células unitária e os ângulos entre elas. 
Esses parâmetros descrevem o tamanho e o formato da célula unitária. 
 
2) Existem sete sistemas cristalinos: cúbico, tetragonal, ortorrômbico, 
romboédrico (trigonal), hexagonal, monoclínico e triclínico. Características 
dos sistemas cristalinos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Fator de empacotamento=FE 
 
 
 
 
 
 
Cálculo do fator de empacotamento para uma célula CCC: 
Número de átomos por célula=2 
 
 
 
 
(
 
 )
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) 
 
Cálculo da densidade do Fe para CCC e CFC. 
 
CCC átomos / célula=2 
a=0,2866nm 
Massa atômica= 55,847g/mol 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CCC átomos / célula=4 
a=0,3589nm 
Massa atômica= 55,847g/mol 
 
 
 
 
 
5) 
 Alotropia são diferentes arranjos cristalinos para um determinado 
elemento químico como por exemplo o carbono que na estrutura cristalina 
cúbica forma o diamante e hexagonal compacta forma o grafite. A 
formação de tais estruturas depende de temperatura e pressão. 
Anisotropia é o fenômeno na qual para o mesmo material as suas 
propriedades físicas dependem da direção aplicada.