Lista 6- Ciência dos Materiais

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INSTITUTO DE ENGENHARIAS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIAS
DISCIPLINA: CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
 GRUPO:
CLAUDIA LARISSA DE SOUSA CAVALCANTE
BARBARA KAREN DO NASCIMENTO GADELHA
ANTONIO EDVAY DE OLIVEIRA LIMA
VALTER ANTUNES MENDES MOREIRA
IVANDRO DE JESUS MORENO DE OLIVEIRA
LISTA 06
19.7 Uma tira bimetálica é construída por tiras de dois metais diferentes que estão unidos ao longo de seus comprimentos. Explique como tal dispositivo pode ser usado em um termostato para regular a temperatura.
Dois metais em conjunto irão se expandir a taxas diferentes em resposta às mudanças de temperatura. Elas operam ao longo de um intervalo amplo de temperaturas. 
Um componente-chave de um termostato bimetálico é o interruptor térmico bimetálico. Esta parte responde rapidamente a qualquer variação em uma temperatura pré-estabelecida. Um termostato bimetálico enrolado é um instrumento de controle que vai expandir durante as mudanças de temperatura, causando uma ruptura no contato elétrico do aparelho. Esta é uma característica de segurança importante para coisas como fornos, onde o calor excessivo pode ser um perigo de incêndio.
Se você as submeter à mesma variação de temperatura, o sistema vai curvar-se para o lado da tira de menor coeficiente de dilatação, quando aquecida e para o lado da tira de maior coeficiente de dilatação, quando resfriada.
19.14 Até que temperatura uma barra cilíndrica de tungstênio com 15,025 mm de diâmetro e uma placa de aço 1025 com um orifício circular de l5,000 mm de diâmetro devem ser aquecidos para que o bastão se ajuste exatamente no orifício? Considere a temperatura inicial de 25°C.
Barra Cilíndrica de tungstênio
 
 
Placa de Aço 
 
 
Usando a equação 19.3b do Capítulo 19 para cada material
 
 
19.14 Até que temperatura uma barra cilíndrica de tungstênio com 15,025 mm de diâmetro e uma placa de aço 1025 com um orifício circular de l5,000 mm de diâmetro devem ser aquecidos para que o bastão se ajuste exatamente no orifício? Considere a temperatura inicial de 25°C.
Placa de Aço 
 
Barra Cilíndrica de tungstênio 
 
Para o bastão se ajustar no orifício eles têm que ter o mesmo comprimento final
 
 = 
19.21 Para cada um cios seguintes pares de materiais, decida qual tem
a maior condutividade térmica. Justifique as suas escolhas.
(a) Prata pura; prata de lei (92,5%p Ag-7,5%p Cu).
A prata pura terá uma condutividade maior do que a prata esterlina porque os
átomos de impureza na última camada levará a um maior grau de espalhamento
de elétrons livres
(b) Sílica fundida; sílica policristalina.
A sílica policristalina terá uma condutividade maior do que a Sílica fundida é
sílica fundida é um material monocristalino e vibrações da rede são mais
eficazmente dispersos em materiais não cristalino
(c) Cloreto de polivinila linear e sindiotático (GP= 1000); poliestireno linear e sindiotático (GP= 1000).
Cloreto de polivinila linear e sindiotático (GP= 1000)terá a condutividade maior
do que o poliestireno, poliestireno linear e sindiotático (GP= 1000) porque a
forma dele irá ter o grau mais elevado de cristalinidade. Ambos os polímeros são
sindiotáctico e têm o mesmo grau de polimerização. No entanto, no que diz
respeito a lateral do grupo grosseria, o PVC é mais provável para cristalizar.
Desde que a transferência de calor realizada por vibrações cadeia molecular, e a
coordenação destas vibrações aumenta com a percentagem de cristalinidade,
quanto maior for a cristalinidade, maior será a condutividade térmica. 
19.21 Para cada um cios seguintes pares de materiais, decida qual tem
a maior condutividade térmica. Justifique as suas escolhas.
(d) Polipropileno atático (M, = 106 g/mol); polipropileno isotático (M, = 5 X 105 g/mol).
 O polipropileno isotático vai ter uma condutividade térmica maior do que o
polipropileno atáctico, porque os polímeros isotáticos têm um maior grau de
cristalinidade.
19.28) Determine a alteração no diâmetro de uma barra cilíndrica de latão com 150,00 mm de comprimento e 10,000 mm de diâmetro se ela for aquecida desde 20°C até l 60°C, mantendo-se as suas extremidades rígidas. Você pode querer consultar a Tabela 16.1
Serão duas contribuições para o aumento do diâmetro da barra;
O primeiro é devido à expansão térmica (que será denotado como Δl1).
A segunda é de expansão lateral de Poisson, como resultado da deformação elástica (denotado como Δl2). 
 
Para calcular Δl1 usamos uma forma modificada da Equação 19,3.
 
	 ∆l1 = l0 αl(Tf – T0)
A partir da Tabela 19.1 o valor de αl para latão é de 20,0 x 10-6 (° C) -1 ∆l1 = (10.000 mm) [20.0 x 10-6 (°C)-1](160°C − 20°C) ∆l1 = 0.0280 mm Calculando Δl2 relacionando-a com a deformação transversal (εx) e tensão longitudinal (νεz) temos;Ex = - vEzΔl2/l0 = ExΔl2/l0 = - vEz Relacionando a tensão longitudinal com o módulo de elasticidade através das Equações temos: ΕZ = σ/E∆l2/l0 = V(σ/E) σ = Eαl(T0 – Tf )
∆l2/l0 = -[vEσl(T0 – Tf) ] / E = - vσl(T0 – Tf)
Resolvendo em função de Δl2 e percebendo que, para o bronze, v = 0,34 Tabela
∆l2 = - l0vσl(T0 – Tf)
19.28) Determine a alteração no diâmetro de uma barra cilíndrica de latão com 150,00 mm de comprimento e 10,000 mm de diâmetro se ela for aquecida desde 20°C até l 60°C, mantendo-se as suas extremidades rígidas. Você pode querer consultar a Tabela 16.1
∆l2 = - (10,000 mm) ( 0,34 ) [ 20,0 x 10-6 ( ° C )-1] ( 20 ° C - 160 ° C )
∆l2 = 0,0095 mm
Por fim calculamos Δd total 
Δd total = Δd1 + Δd2
Δd total = 0.0280 mm + 0,0095 mm = 0,0375 mm
 19.30) Que medidas podem ser tomadas para reduzir a probabilidade de choque térmico de uma peça cerâmica?
Para reduzir o choque térmico tem que alterar as condições externas dos materiais, de acordo com a equação 19.9, a resistência ao choque térmico de uma peça de cerâmica pode ser aumentada pelo aumento da resistência à fratura e a condutividade térmica e diminuindo o módulo de elasticidade e linear coeficiente de expansão térmica. Destes parâmetros, σf e σL são mais possíveis de fazer alteração, geralmente mudando a composição ou a microestrutura do material.