lista de exercícios Sólidos Cristalinos - gabarito

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Disciplina: Ciência dos Materiais
Curso: Engenharia Civil
Profa.: Amanda Dantas de Oliveira
Lista de exercícios 1
Gabarito questões de cálculo.
Unidade 3: Estrutura de sólidos cristalinos.
1. Calcule a densidade do ferro- (CCC) que apresenta parâmetro de rede, a, igual a 0,2866 nm, e um peso atômico de 55,847 g/mol. Justifique a discrepância entre o valor calculado e o valor medido experimentalmente (7,87 g/cm3). 
Resposta:  = 7,88 g/cm3
2. Calcule o raio do átomo de vanádio (V), sabendo que o V apresenta estrutura cristalina CCC, uma densidade de 5,96 g/cm3 e um peso atômico de 50,9 g/mol.
Resposta: R = 0,132 nm
4. O Zinco apresenta estrutura cristalina HC, uma razão c/a de 1,856, e uma densidade de 7,13 g/cm3. Calcule o raio atômico do Zn.
Resposta: R = 0,133 nm
5. A densidade linear, DL, é definida como o número de átomos por unidade de comprimento. Calcule a densidade linear de átomos de ouro (CFC) na direção [110]. Considere um raio atômico de 174 pm.
Resposta: DL = 1
Unidade 4: Imperfeições em sólidos.
1. Calcule a energia de ativação para a formação de lacunas no alumínio, dado que o número de vacâncias em equilíbrio a 500 ºC (773 K) é de 7,57 x 1023 m-3. O peso atômico (A) e a densidade do alumínio (ρ) (a 500 ºC) são 26,98 g/mol e 2,62 g/cm3, respectivamente.
N, é o número de posições atômicas por metro cúbico.
Resposta: Q = 0,75 eV
2. Calcule a composição, em percentual em peso (%p.), de uma liga que contém 218 Kg de titânio, 14,6 Kg de alumínio e 9,7 Kg de vanádio.
Resposta: CTi = 89,97%; CAl = 6,03%; CV = 4,00%
3. Qual é a composição, em percentual atômico, de uma liga que apresenta 30%p. de Zn e 70 %p. de Cu?
Resposta: C’Zn = 29,4%; C’Cu = 70,6%
 
Unidade 5: Difusão
3. Os coeficientes de difusão do cobre no alumínio a 500 e 600 ºC são 4,8x10-14 e 5,3x10-13, respectivamente. Determine o tempo aproximado a 500 ºC que irá produzir o mesmo resultado de difusão (em termos de concentração de cobre em algum ponto específico no alumínio) que um tratamento térmico de 10 horas a 600 ºC. Dica: 
Resposta: t500 = 110,4 h
4. Determine o tempo necessário para a concentração de carbono atingir 0,45%p. na posição 2 mm em uma liga Fe-C que contém inicialmente 0,2%p. A concentração na superfície é mantida a 1,3%p. de C, e o tratamento térmico é realizado a 1000 ºC. 
Dados:
Resposta: t = 7,1 x 104 s = 19,7 h
Obs.: Para encontrar o valor do coeficiente de difusão (D) utilizar a seguinte equação:
Onde, D0 = 2,3 x 10-5 m2/s; Qd = 148000 J/mol; T = 1000ºC (1273K).