Exercicios Aula1

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1. Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na Engenharia moderna? A Ciência e dos Materiais se ocupa da investigação e o estudo dos materiais disponíveis, analisando seus potenciais e limitações, como eles se comportam em si; também como se comportam em relação ao meio. Hoje há uma preocupação bastante grande em relação ao impacto ambiental além de trabalhar determinado produto salientando determinadas características dele. É a ciência que estuda a composição, estrutura e processamento dos materiais, relacionando-as com as suas propriedades e usos.
2. Classifique os materiais segundo os seguintes critérios: a) aplicação na indústria; b) grau de desenvolvimento tecnológico e c) morfologia. a) aplicação na indústria: Metais: Seus átomos têm os elétrons numa nuvem pairando por cima, isto faz com que eles sejam bons condutores de eletricidade e calor. Sendo normalmente resistentes e deformáveis. Ex.: cobre, ferro fundido, ouro. Cerâmicos: São geralmente mal condutores de eletricidade e calor. Resistem a maior temperatura que os metais e os polímeros. São frágeis, mas duros. Ex.: porcelana, vidro, tijolos. Polímeros: São geralmente compostos orgânicos e se constituem de moléculas bastante grandes de cadeias de carbono. São de baixa densidade e podem ser bastante flexíveis. Ex.: plástico, borracha. Compósitos: combinação de dois ou mais materiais que mantém duas ou mais fases fazendo com que estes materiais tenham uma característica distinta do que teriam se estivessem expostos em separado. Ex.: fibra de vidro + polímero.
b) grau de desenvolvimento tecnológico: Naturais: são aqueles que são utilizados conforme encontrados na natureza. Ex.: madeiras, pedras, ossos. Empíricos: são aqueles que já sofreram um certo grau de transformação mas seus processo foram meio que desenvolvidos a partir de fenômenos ocorridos na natureza, sem muito estudo do processo em si. Ex.: argila vermelha. Desenvolvimento científico: aqui já envolve a ciência no desenvolvimento de materiais. Ex.: polias, rolamentos, vidrados cerâmicos. Projetado: são materiais desenvolvidos com alta tecnologia com fins de produzir tais e tais comportamentos. Ex: as peças frontais dos ônibus espaciais que suportam melhor o atrito na hora da volta a atmosfera.
c) morfologia: Mono-estruturado: único conjunto de propriedades. Recobrimento: as propriedades de superfície são diferentes das propriedades no interior do objeto. Gradiente: são produtos com multicamadas com propriedades diferentes. Aleatório: são os compósitos, onde há um reforço de propriedades através de incorporação de dois ou materiais que mantém duas os mais fases, sem se misturar.
3. Cite dois produtos que podem ser classificados como: a) monoestruturado; b) recobrimento c) composição aleatória. a) mono-estruturado: Ex.: cerâmica, polietileno de baixa densidade. b) recobrimento: Ex.: metais com banho de outros metais; um aço de sofreu um tratamento de uma atmosfera de carbono. c) gradiente: Ex.: os “amortecedores” (compósitos de borracha + aço) que o pessoal estão colocados nos edifícios de zonas de muitos terremotos; uma parede para isolamento acústico onde se tem uma estrutura externa e dentro vai a dolomita. d) composição aleatória: Ex.: fibra de vidro + polímero; grafite + epóxi.
4. Em que estaria baseada a mudança de propriedades de um mesmo material fabricadas por processos diferentes? A mudança de propriedades de um mesmo material fabricadas por diferentes processos estaria baseada na mudança da estrutura cristalina, por ex.: um metal que sofre processo de laminação cria estruturas de discordâncias o que faz com que ele se torne mais resistente no entanto se este metal apenas fundido é mais dúctil.
5. Compare a microestrutura de um cobre fundido com a de um cobre trefilado. Cobre fundido tem microestrutura homogênea e cobre trefilado tem microestrutura granular. 
6. Do que depende a escolha de um determinado processo de fabricação. Depende das propriedades iniciais do material e das propriedades desejadas (que dependem da aplicação).
7. Diferencie propriedades de corpo e de superfície. As propriedades de superfície são relacionadas ao comportamento dela com meio; a resistência ao desgaste, à corrosão, o aspecto dela, relação que tem com o meio que está em contato tipo os materiais usados em próteses não podem ter reações com o corpo da pessoa. As propriedades de corpo são aqueles referentes à resistência mecânica e propriedades elétricas, magnéticas e térmicas.
8. Dê dois exemplos que evidenciam a relação entre estrutura e propriedades dos materiais. Metais têm elétrons praticamente livres, o que os confere propriedades de condutividade elétrica e térmica. Os compósitos por serem constituídos por mais de um tipo de material possuem propriedades que um material monofásico não possui.
9. Por que utiliza-se uma alumina translúcida como invólucro de uma lâmpada de sódio? Porque ela possui uma menor porosidade em relação à alumina convencional, o que lhe fornece transparência.
10. Como podem se degradar as propriedades dos materiais em serviço? Cite 3 exemplos práticos. Temperatura: os materiais tendem a perder a resistência mecânica com o aumento da temperatura, assim como a temperaturas baixas tornam-se frágeis. Ex.: caldeiras de termelétricas apresentam rachaduras após longo período de exposição a condições severas de temperatura. Corrosão: a degradação dos materiais pela corrosão (normalmente reação com O2 ou outros gases e líquidos) diminui a resistência, podendo gerar trincas que os levam à fratura. O aumento da temperatura acelera este processo.Cerâmicos podem sofrer corrosão por outros líquidos cerâmicos. Ex. : ferrugem. Radiação: a radiação pode afetar a estrutura atômica dos materiais, diminuindo a resistência mecânica e fragilizando o material devido à formação de fissuras. Ex.: os materiais de que se constituem os reatores nucleares são atacados pela radiação. Desgaste: abrasão, erosão. Ex.: o polimento para retirada de óxidos pode acarretar em perda da resistência dos metais, como nas grades de alumínio. Pisos cerâmicos desgastados pela passagem de pessoas ou objetos.
11. Explique o conceito de nanotecnologia e como esta é aplicada aos materiais. Nanotecnologia é quando trabalha-se com nano partículas, ou seja, partículas muito pequenas, que possuem propriedade e aplicabilidades que não se conseguem obter com partículas maiores. Dessa forma, é possível modificar e mover átomos individualmente, moldando a matéria de um modo muito mais específico. Nanotecnologia é utilizada em inúmeras áreas hoje em dia, desde cosméticos e tintas a células combustíveis, implantes e peças automotivas, e existem mais de 600 produtos feitos com essa tecnologia.