Unidades 5 e 6 - Lista 5 ME Imperfeicoes e Difusao

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Disciplina: Química e Materiais Elétricos 
Profa. Dra. Emmanuelle Sancho Data: ___________ 
Aluno:_____________________________________________________________________ 
 
LISTA 5 
IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS 
1. O que são imperfeições em sólidos? 
2. Quais os tipos de defeitos pontuais? 
3. O que é uma lacuna? Qual o destino desse átomo ao sair do seu local da rede 
cristalina? 
4. O que são impurezas e quais os tipos? 
5. Diferencie impureza substitucional da intersticial. 
6. Calcule o número de lacunas em equilíbrio por m³ de cobre a uma temperatura de 
10000C. A energia para a formação de uma lacuna é de 0,9 eV/átomo, o peso atômico 
é 63,5 g/mol e a densidade (a 10000C) é 8,4 g/cm³. 
7. Calcule a fração dos sítios atômicos que estão vagos para o chumbo na sua 
temperatura de fusão de 3270C. Suponha que uma energia para a formação de lacunas 
equivalente a 0,55 eV/átomo. 
8. Calcule o número de lacunas por metro cúbico no ferro a 8500C. A energia para a 
formação de lacunas é de 1,08 eV/átomo. Adicionalmente, a densidade e o peso 
atômico para o Fe são 7,65g/cm³ e 55,85g/mol, respectivamente. 
9. Determine a composição, em porcentagem atômica, de uma liga que consiste em 97% 
alumínio e 3% cobre. 
10. Qual é a composição, em percentagem de massa e atômica, de uma liga que 
contém 98g de estanho e 65g de chumbo? APb = 207,9g/mol e ASn = 118,71g/mol. 
 
 
 
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DIFUSÃO 
 
1. Explique com suas palavras a diferença entre autodifusão e interdifusão. 
2. Compare os mecanismos atômicos de difusão intersticial e por lacunas. 
3. Cite duas razões pelas quais a difusão intersticial é normalmente mais rápida do que a 
difusão por lacunas. 
4. Explique o conceito de estado estacionário na medida em que esse se aplica à difusão. 
5. Explique o conceito de uma força motriz. 
6. Qual é a força motriz para a difusão em estado estacionário? 
7. A purificação do gás hidrogênio mediante a sua difusão através de uma lamina de 
paládio pode ser obtida. Calcule o número de quilogramas de hidrogênio que passa a 
cada hora através de uma lamina de paládio com 5 mm de espessura e que possui uma 
área de 0,20 m², estando o sistema a uma temperatura de 5000C. Considerar um 
coeficiente de difusão de 1,0x10-8 m²/s, que as concentrações de hidrogênio nos lados 
com alta e baixa pressão sejam de 2,4 e 0,6 kg de hidrogênio por metro cúbico de 
paládio, respectivamente, e que condições de estado estacionário tenham sido 
atingidas. 
8. Uma chapa de aço é colocada a uma temperatura de 12000C sujeita a atmosferas de 
nitrogênio em ambos os lados, e lhe é permitido atingir uma condição de difusão em 
estado estacionário. O coeficiente de difusão para o nitrogênio no aço a essa 
temperatura é de 6x10-11 m²/s; o fluxo por difusão é de 1,2x10-7 kg/m².s. Sabe-se que 
ainda que a concentração do nitrogênio no aço na superfície sob alta pressão é de 4 
kg/m³. A que profundidade para o interior da chapa, a partir desse lado com pressão 
elevada, à concentração será de 2,0 kg/m³? Considerar um perfil de concentrações 
linear. 
9. Determinar o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de 
carbono de 0,45% C em uma posição 2 mm em direção ao interior de uma liga ferro-
carbono contendo inicialmente 0,20%p C. A concentração na superfície deve ser 
mantida em 1,30% C, e o tratamento deve ser conduzido a uma temperatura de 
10000C. Utilize os dados de difusão para o Fe  na tabela do livro texto. 
 
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10. O nitrogênio de uma fase gasosa deve se difundir para o interior de um ferro puro à 
temperatura de 7000C. Se a concentração na superfície for mantida em 0,1%p N, qual 
será a concentração a 1 mm da superfície após 10 h de tratamento? O coeficiente de 
difusão para o nitrogênio no ferro a 7000C é de 2,5x10-11 m²/s. 
11. Para uma liga de aço foi determinado que um tratamento térmico de carbonetação 
com duração de 10 h irá elevar a concentração de carbono para 0,45% em um ponto a 
2,5 mm da superfície. Estimar o tempo necessário para atingir a mesma concentração 
em uma posição a 5,0 mm da superfície para um aço idêntico e a mesma temperatura 
de carbonetação. 
12. Citar os valores dos coeficientes de difusão para a interdifusão do carbono no ferro  
(CCC) e no ferro  (CFC) à temperatura de 9000C. 
13. Use os dados da tabela do livro texto e calcule o valor de D para a difusão do zinco no 
cobre à temperatura de 6500C. 
14. O carbono se difunde através de uma placa de aço com 10 mm de espessura. As 
concentrações de carbono nas duas faces são de 0,85 e 0,40 kg.C/m³ Fe, e são 
mantidas constantes. Se a constante pré-exponencial e a energia de ativação são de 
6,2x10-7 m²/s e 80.000 J/mol, respectivamente, calcular a temperatura na qual o fluxo 
de difusão é de 6,3x10-10 kg/m².s. 
 
 
 
 
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