Primeira Lista de Exercícios (1)

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Universidade Federal de Ouro Preto – 1ª Lista de Exercícios – MET703 
Disciplina: Tratamento Térmico dos Metais Código: MET703 Turma: 
Departamento: DEMET Unidade: Escola de Minas 
Professor: Dr. Geraldo L. de Faria 
 
 
Primeira Lista de Exercícios 
 
1. Defina corretamente: 
 
a) Termometria; 
b) Pirometria; 
c) Criometria. 
 
Como estas definições se correlacionam? 
 
2. Explique a importância da Pirometria para laboratórios de pesquisa ou empresas 
que atuam desenvolvendo ciência e tecnologia na área de tratamentos térmicos 
dos metais. 
 
3. Qual é o princípio ou lei fundamental da física que possibilita o emprego de 
instrumentos de comparação previamente calibrados para a medida apurada de 
temperatura? Explique-o (a). 
 
4. Qual a vantagem e a desvantagem de se utilizar um termômetro de imersão total 
no lugar de um de imersão parcial? 
 
5. Explique o princípio de funcionamento de um termômetro de pressão provido de 
um sistema de gás. Mostre que se conhecida uma pressão Pref medida a uma 
temperatura de referência Tref, a expressão abaixo é verdadeira, onde Pmed é a 
pressão medida no aparelho a uma temperatura Tmed. 
 
 
 
 
 
6. Um termômetro de pressão foi calibrado para operar entre -40ºC e 400ºC. 
Supondo que o fluido utilizado neste termômetro seja um gás quase ideal e que, 
especificamente neste aparelho, a uma temperatura de -40ºC a pressão é de 
aproximadamente 10-1N/m2, determine: 
 
a) Uma função de calibração do tipo Tmed = Tmed(Pmed); 
b) Calcule Pmed para as temperaturas de -20ºC, 0
oC, 50ºC, 100ºC, 200ºC, 
300ºC e 400ºC. Proponha uma escala para este equipamento que 
contenha os dados de temperatura e pressão. 
7. Defina corretamente: 
 
a) Termoresistência Metálica; 
b) Termistores; 
 
Como se comporta a resistência elétrica de cada um deles à medida que se 
aumenta a temperatura? 
 
8. Uma termoresistência de níquel possui constante α = 0,0067ºC-1 . Supondo que 
R0 = 300Ω em T0 = 100ºC sejam dados de referência da calibração, determine: 
 
a) A sensibilidade da termoresistência de níquel; 
b) A função linear R=R(T); 
c) A resistência elétrica da termoresistência a uma temperatura de 250ºC. 
Considere que esta temperatura está dentro do intervalo de linearidade 
calculado no item b. 
 
9. Explique como o “Efeito Joule” pode ser considerado uma fonte de erro quando 
se faz uso de termoresistências metálicas ou termistores como sensores de 
temperatura? 
 
10. Explique Detalhadamente: 
 
a) O “Efeito Seebeck”; 
b) Como este efeito norteia o princípio de funcionamento dos termopares; 
c) O que são cabos de compensação e de extensão. Porque eles são tão 
importantes? 
 
11. Um estudante de pós-graduação precisa monitorar a temperatura de amostras 
de minério de manganês em um forno piloto de redução. O controle de 
temperatura é extremamente importante, pois ele precisa que seus ensaios 
sejam representativos. Pelo fato de ele usar atmosfera rica em CO e H2, uma 
oscilação inesperada de temperatura pode vir a causar sérios acidentes. Ele vai 
realizar um ensaio isotérmico a 1000ºC, e tem a opção de utilizar os seguintes 
termopares, que devem ser comprados: tipo K, tipo S ou tipo N. Levando todas 
estas questões em consideração e também o fator custo-benefício, qual 
termopar você iria sugerir ao aluno? Justifique a sua resposta. 
 
12. Explique o princípio de funcionamento de um pirômetro óptico de filamento e de 
um pirômetro de radiação do estado sólido. 
 
13. Explique o que se entende por: 
 
a) Sistema; 
b) Componentes de um sistema; 
c) Solução sólida substitucional; 
d) Solução sólida intersticial; 
e) Limite de solubilidade; 
f) Microestrutura; 
g) Fases de um sistema; 
h) Diagrama binário isomorfo; 
i) Diagrama binário eutético; 
 
14. Para o sistema Cu-Ni responda o que se pede: 
 
a) Quantos componentes possui este sistema? Quais são eles? 
b) Como se chama a linha que separa o campo monofásico L do campo 
bifásico α + L? E a que separa o campo monofásico a do bifásico α + L? 
c) Para uma dada liga de composição 45% de Ni e 55% de Cu, descreva o 
resfriamento completo no equilíbrio. Tome como ponto inicial a liga a 
1500oC. 
d) Para a mesma composição do item (c), determine para as temperaturas 
de 1500oC, 1250oC e 1030oC quais as fases presentes, qual a 
composição química de cada uma delas e suas frações em peso na liga. 
 
15. Uma liga Pb-Sn de composição 10% de Sn e 90% de Pb foi aquecida até a 
temperatura de 400oC. Descreva o resfriamento no equilíbrio desta liga, e 
determine, para as temperaturas de 400oC, 275oC, 200oC, e 80oC quais as fases 
presentes, qual a composição química delas e suas frações em peso na liga. 
 
16. Explique o que é um diagrama binário eutético. O que se entende por reação 
eutética? Explique porque o constituinte eutético solidifica-se na forma de 
lamelas alternadas das fases sólidas do sistema. 
 
17. Uma liga constituída por 65% de Ni e 35% de Cu é aquecida até uma 
temperatura onde co-existem as fases α e L. Se a composição da fase α é 70% 
de Ni, determine: 
 
a) A temperatura em que esta liga se encontra; 
b) A composição química da fase líquida; 
c) A fração em peso de cada uma das fases. 
 
18. A literatura científica destaca o elemento ferro por sua capacidade de se 
organizar em um reticulado cristalino cúbico. Ela afirma ainda que ele se 
caracteriza fortemente por apresentar o fenômeno de alotropia ou polimorfismo. 
Explique o que se entende por alotropia ou polimorfismo. Detalhe este 
comportamento para o ferro. 
 
19. Explique porque na prática o diagrama Ferro-Cementita é mais usado do que o 
diagrama Ferro-Grafita. Esboce o diagrama Ferro-Cementita, destacando as 
temperaturas e composições características. 
 
20. Classifique as reações invariantes do diagrama de fases Ferro-Cementita que 
ocorrem a 727oC, 1148oC e 1495oC. 
 
21. Considere um aço com 1% de C. Responda: 
 
a) Este aço é hipoeutetóide, eutetóide ou hipereutetóide? Justifique sua 
resposta. 
b) Descreva qualitativamente o resfriamento no equilíbrio deste aço, partindo 
da temperatura de 1200oC e indo até a temperatura ambiente. 
c) Calcular as frações em peso das fases e constituintes presentes a 
1200oC, 750oC e 25oC. 
 
22. À temperatura ambiente, a fração em peso de ferrita total e cementita total em 
uma liga Fe-C resfriada no equilíbrio é, respectivamente, 0,91 e 0,09. Esta liga é 
hipoeutetóide ou hipereutetóide? Justifique. 
 
23. O sistema Fe-C se caracteriza por uma solução sólida. Responda: 
 
a) Que tipo de solução sólida caracteriza o sistema Fe-C? 
b) Qual elemento se comporta como solvente? E como soluto? Justifique 
sua resposta. 
c) Nas fases α ou γ, dentro de seus limites de solubilidade, os átomos de 
soluto distorcem a rede do solvente mantendo inalteradas as estruturas 
cristalinas, ou eles interferem modificando o sistema do retículo cristalino?