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1 1ª Lista de Exercícios 1. Cite sucintamente as principais diferenças entre as ligações iônica, covalente e metálica. Na ligação metálica os elétrons não são ligados a nenhum átomo em particular (elétrons livres), já na ligação covalente há o compartilhamento de elétrons, de forma que os elétrons pertencem a ambos os átomos e na ligação iônica há transferência de elétrons entre os átomos da ligação. 2. Dê uma explicação para a razão pela qual os materiais ligados covalentemente são, em geral, menos densos do que aqueles ligados por meio de ligação iônica ou metálica. A energia das ligações metálicas e iônicas são mais altas, de forma que há menos espaços entre os átomos. Como a densidade é inversamente proporcional ao volume, aumentando o espaçamento, aumentamos o volume, diminuímos a densidade. 2 3. Calcule os percentuais de caráter iônico das ligações interatômicas nos seguintes compostos: (a) TiO2, (b) ZnTe, (c) InSb. (Resposta: (a) 63,2%; (b) 6,1%; (c) 1,0%) Caráter iônico: En (diferença de eletronegatividade)= Eletronegatividade de um átomo – Eletronegatividade do outro 4. Quais os tipos de ligação seriam esperados para cada um dos seguintes materiais: latão (uma liga metálica de cobre e zinco), borracha e sulfeto de bário (BaS). Latão: ligação metálica Borracha: covalente BaS: dois métodos para descobrir. O primeiro é dizer que há uma ligação entre um metal e ametal, então é iônica. O Segundo é fazendo o En. 3 5. Quais as estruturas cristalinas mais comuns encontradas nos metais? Cúbica de face centrada, cúbica de corpo centrado, hexagonal compacta. 6. Quais os estágios de solidificação de uma amostra policristalina? Os núcleos de cristalização (cristalitos) vão crescendo com base no líquido de origem. Enquanto o processo de solidificação ocorre, as extremidades dos grãos adjacentes se chocam. Como os núcleos vão crescendo com orientações cristalográficas diversas, acabam se formando contornos de grãos com orientações cristalográficas que variam entre si. 4 7. Defina Ductilidade: medida do grau de deformação plástica; Deformação elástica: processo de deformação no qual a tensão e a deformação são proporcionais e, ao retirar a tensão, o material retorna a forma de origem; Módulo de elasticidade: constante de proporcionalidade que indica a razão entre a tensão aplicada e a deformação do material; Deformação plástica: processo de deformação permanente e irrecuperável, pois é resultado do deslocamento permanente dos átomos; 5 Limite de escoamento: tensão necessária para promover uma deformação permanente (plástica); Resiliência: capacidade de um material absorver energia ao ser deformado plasticamente e depois, com o descarregamento, ter essa energia recuperada. Limite de resistência à tração: tensão limite aplicada ao material de forma que a deformação pare de ser dada a volume constante e se inicie o “empescoçamento” Temperatura homóloga: relação entre a temperatura do material e a sua temperatura de fusão. 6 8. Para uma liga de bronze, a tensão na qual a deformação plástica tem início é de 275 MPa (40.000 psi), e o módulo de elasticidade é de 115 GPa (16,7 x 10 6 psi). a. Qual é a carga máxima que pode ser aplicada a um corpo de prova com uma área de seção reta de 325 mm 2 (0,5 pol. 2 ) sem que ocorra deformação plástica? (Resposta: Fe = 89.375 N) b. Se o comprimento original do corpo de prova é de 115 mm (4,5 pol.), qual é o comprimento máximo para o qual ele pode ser esticado sem que haja deformação plástica? (Resposta: l = 0,28 mm) 7 9. Um corpo de prova metálico de formato cilíndrico, com diâmetro original de 12,8 mm (0,505 pol.) e comprimento útil de 50,80 mm (2,000 pol.) é puxado em tração até a ocorrência da fratura. O diâmetro no ponto de fratura é 6,60 mm (0,260 pol.) e o comprimento útil na fratura é de 72,14 mm (2,840 pol.). Calcule a ductilidade em termos de redução percentual na área e do alongamento percentual. (Respostas: RA% = 73,4%; AL% = 42%) 8 10. Determine a tensão de trabalho para um aço carbono simples cujo comportamento tensão-deformação está representado na figura abaixo. Considere um fator de segurança igual a 2. (Resposta: t = 285 MPa) 9 11. Distinga (com uma breve explicação) os termos abaixo e dê as unidades adequadas: a. “Resistência à tração” de “Dureza”: Tanto a resistência à tração (Mpa ou psi) quantoa dureza (HB ou HRB) são indicadores de resistência à deformação plástica. A resistência à tração corresponde ao máximo de tensão aplicada que um material pode sustentar, já dureza é a medida de resistência à deformação plástica localizada. b. “Ductilidade” de “Tenacidade”: A tenacidade (Pa ou psi) é a capacidade do material de absorver energia até a sua ruptura, já a ductilidade é uma medida do grau de deformação plástica até a sua ruptura.