Ciencia e propriedades dos materiais Prova 2

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1.
	As propriedades elétricas se relacionam fundamentalmente com as características dos elétrons nos diferentes materiais, e dependem da sua interação com o núcleo dos átomos. Sobre as propriedades elétricas, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Os elétrons livres estão presentes nos materiais cerâmicos, porém estão vinculados à presença de discordâncias, que inibem o seu movimento.
(    ) Nos materiais semicondutores do tipo p, a corrente elétrica é gerada pela movimentação dos prótons, enquanto nos semicondutores do tipo n a corrente elétrica é gerada pela movimentação dos nêutrons.
(    ) Os metais condutores apresentam elétrons livres, que são responsáveis pela sua condutividade elétrica.
(    ) Os polímeros apresentam elétrons livres, gerados por ligações incompletas do carbono com o hidrogênio e, portanto, não são bons isolantes elétricos.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	V - F - F - V.
	 b)
	V - V - F - F.
	 c)
	F - F - V - F.
	 d)
	F - V - V - V.
	2.
	O coeficiente de expansão térmica linear é uma propriedade do material que se relaciona com o valor de energia de ligação dos átomos presentes no material. Sobre essa característica, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) De um modo geral, as cerâmicas tendem a apresentar menores coeficientes de expansão térmica que os polímeros, tendo em vista as ligações químicas iônicas e covalentes das cerâmicas. Já as propriedades térmicas dos polímeros dependem das ligações secundárias (mais fracas).
(    ) A energia de ligação dos materiais metálicos (ligações metálicas) é usualmente maior que as verificadas nos materiais poliméricos (ligações intermoleculares). Assim, é esperado que os coeficientes de expansão térmica dos metais, de forma geral, sejam de menor magnitude quando comparados aos valores típicos encontrados nos polímeros.
(    ) O coeficiente de expansão térmica linear dos materiais poliméricos apresenta relação com a magnitude das ligações primárias, não havendo influência das ligações secundárias.
(    ) É importante em algumas aplicações, para efeito de projeto, considerar o coeficiente de expansão térmica do material. Expansões ou contrações do material em serviço (caso ocorra significativa variação da temperatura) podem gerar desajustes dimensionais ou tensões que comprometam seu o funcionamento.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	V - F - F - V.
	 b)
	F - F - V - V.
	 c)
	V - V - F - V.
	 d)
	F - V - F - F.
	3.
	Durante o ensaio de tração ocorrem alterações físicas no material ensaiado, que podem ser registradas no gráfico de tensão vs. deformação. Sobre o ensaio de tração de materiais e a análise da curva de tensão vs. deformação, podemos afirmar que a relação entre a tensão aplicada e a deformação do corpo de prova é:
	 a)
	Constante somente na tensão de resistência.
	 b)
	Constante somente no ensaio de materiais frágeis.
	 c)
	Constante durante todo o ensaio.
	 d)
	Constante na região elástica.
	4.
	Nos aços, os átomos de carbono ficam alojados nos interstícios da estrutura cristalina do ferro, gerando tensões e deformação na sua estrutura cristalina original. Sobre o efeito da presença de carbono no ferro, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) A quantidade de carbono que pode ser solubilizada na estrutura do ferro é ilimitada e depende somente do tempo de resfriamento.
(    ) A perlita é uma fase composta por lamelas intercaladas de ferrita (solução sólida de carbono no ferro) e cementita (Fe3C).
(    ) A fase ferrita apresenta menor dureza quando comparada à cementita, pois apresenta uma estrutura cúbica, a qual conta com maior número de sistemas de escorregamento para a movimentação das discordâncias
(    ) A presença de átomos de carbono facilita o movimento das discordâncias, o que proporciona um material com maior tenacidade.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	V - F - F - V.
	 b)
	F - V - F - F.
	 c)
	F - F - V - F.
	 d)
	F - V - V - F.
	
	Um novo material artificial apresenta simultaneamente uma refração negativa e nenhuma reflexão de onda. Conforme aprendemos na escola, quando os raios de luz atingem um copo de água, alguns deles são curvados pela água, enquanto outros são refletidos. Com isso, os raios incidentes e refratados acabam em lados opostos da superfície da água - isto é o que acontece com praticamente todos os materiais na natureza. No entanto, a teoria e a prática mostram que é possível criar materiais que violem essa norma, a exemplo do que vem sendo feito com os metamateriais da invisibilidade e das lentes planas. De fato, Hailong He e colegas das universidades de Wuhan (China) e Texas (EUA) construíram agora esse material com refração negativa e absorção total. A equipe sintetizou o novo material partindo das propriedades de um semimetal de Weyl, um material quântico descoberto recentemente que possui propriedades topológicas - o que acontece nas suas bordas é diferente do que acontece no seu interior. Para aplicar o que aprenderam com o material quântico em um material não metálico, a equipe criou placas superpostas de cristais fonônicos usando epóxi e outros polímeros. As placas foram empilhadas de forma que suas estruturas acompanhem o sentido anti-horário ao longo do eixo vertical. Com isto, o material não apenas apresenta refração negativa, como também absorve todas as ondas acústicas dirigidas a ele, não refletindo nenhuma delas. Se um material semelhante puder ser criado para se comportar dessa mesma maneira com as ondas de luz - e a teoria afirma que pode - isso pode revolucionar também o campo da óptica. Considerando o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Para obter a propriedade de refração negativa, a equipe desenvolveu um sistema de placas superpostas de cristais fônicos.
(    ) O material apresenta absorção total, refração negativa e reflexão nula.
(    ) O estudo foi realizado utilizando ondas magnéticas, que possuem comportamento semelhante ao da luz no espectro visível.
(    ) O material apresenta absorção total, reflexão negativa e refração de onda nula.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-tem-refracao-negativa-absorcao-total-ondas&id=010160180813#.W9jW49VKgdU. Acesso em: 30 out. 2018.
	 a)
	V - V - F - F.
	 b)
	V - F - V - V.
	 c)
	F - F - V - V.
	 d)
	F - V - F - F.
	 *
	Observação: A questão número 5 foi Cancelada.
	6.
	Nos aços, os átomos de carbono ficam alojados nos interstícios da estrutura cristalina do ferro, gerando tensões e deformação na sua estrutura cristalina. Sobre o efeito da presença de carbono no ferro, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) A quantidade de carbono que pode ser solubilizada na estrutura do ferro é limitada a 0,02%.
(    ) A cementita é uma fase composta por lamelas intercaladas de perlita (solução sólida de carbono no ferro) e ferrita (Fe3C).
(    ) A fase cementita apresenta elevada dureza quando comparada à ferrita, em função da sua estrutura ortorrômbica, com poucos sistemas de escorregamento.
(    ) A presença de átomos de carbono dificulta o movimento das discordâncias, o que propicia melhoria na resistência mecânica à tração.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	F - F - V - V.
	 b)
	V - V - F - F.
	 c)
	V - F - V - F.
	 d)
	F - V - V - F.
	7.
	Os plásticos capazes de conduzir calor são uma novidade bastante recente, mas altamente promissora porque os polímeros são o material de preferência na construção dos aparelhos eletrônicos, que teimam em esquentar muito. Plásticos são excelentes isolantes, o que significa que eles aprisionam o calor. No ano de 2017, uma equipe da Universidade de Michigan mudou a estrutura atômica de um polímero para fazê-lo alcançar uma condutividade térmica seis vezesmaior do que o material original. Agora, Yanfei Xu e seus colegas do MIT alcançaram uma nova marca: uma condutividade térmica 10 vezes maior. "Nosso polímero pode conduzir termicamente e remover o calor com muito mais eficiência. Acreditamos que os polímeros podem se transformar em condutores de calor de última geração para aplicações avançadas de gerenciamento térmico, como uma alternativa de autorresfriamento para os gabinetes dos aparelhos eletrônicos", disse a pesquisadora. Se você der um zoom na microestrutura de um plástico, vai entender facilmente por que o material retém o calor tão facilmente. No nível microscópico, os polímeros são feitos de longas cadeias de monômeros, ou unidades moleculares, ligadas ponta com ponta. Essas cadeias são geralmente emaranhadas como uma bola de espaguete. Os transportadores de calor têm dificuldade em passar por essa confusão desordenada e tendem a ficar presos dentro dos nós e aglomerados poliméricos. A equipe já havia conseguido desembaraçar essa bagunça e obter uma melhor condutividade térmica, mas o material só conseguiu conduzir o calor numa direção. Agora eles mexeram tanto nas forças intermoleculares, quanto nas forças intramoleculares, produzindo um politiofeno condutor de calor - este é um polímero conjugado tipicamente usado em aparelhos eletrônicos. "Nossa reação foi capaz de criar cadeias rígidas de polímeros, em vez de fios torcidos, semelhantes a um espaguete, em polímeros normais", disse Xu. As primeiras amostras têm cerca de dois centímetros quadrados e foram fabricadas em equipamentos de laboratório - câmaras de deposição a vapor. Antes de ampliá-las e pensar em fabricação industrial, contudo, a equipe está mais preocupada em compreender em detalhes os caminhos do calor pelo material. Com esse entendimento, será possível guiar os desenvolvimentos futuros para a obtenção de resultados mais próximos das aplicações práticas. Com base no exposto, assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=plastico-usado-eletronicos-agora-conduz-calor&id=010160180410#.W-ISi9VKgdU. Acesso em: 6 nov. 2018.
	 a)
	De acordo com a pesquisa, esses resultados permitem a aplicação prática na substituição de metais condutores de calor por polímeros condutores de calor, em equipamentos eletrônicos como celulares e tablets, reduzindo o peso dos equipamentos e o custo final do produto.
	 b)
	De acordo com a pesquisa, o polímero passa a conduzir dez vezes mais calor quando comparado ao material comum, devido à alteração no arranjo de suas cadeias: passam de um arranjo em forma de fios torcidos para um arranjo de cadeias rígidas.
	 c)
	De acordo com a pesquisa, a principal dificuldade a ser resolvida para viabilizar a aplicação prática dos resultados experimentais, diz respeito à condutividade térmica ser aumentada exclusivamente em uma única direção no material.
	 d)
	De acordo com a pesquisa, o material desenvolvido apresenta condução de calor até seis vezes maior que a do polímero comum.
	8.
	Os diferentes tipos de materiais apresentam coeficientes de expansão térmica linear cujos valores se relacionam com a energia de ligação entre seus átomos em sua estrutura. Sobre essa propriedade térmica, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Considerando a relação entre a energia de ligação e o coeficiente de expansão térmica linear, é coerente considerar de forma crescente o coeficiente de expansão térmica de acordo com a seguinte sequência de classes de materiais: polímeros, cerâmicas e metais.
(    ) Considerando a relação entre a energia de ligação e o coeficiente de expansão térmica linear, é coerente considerar de forma crescente o coeficiente de expansão térmica de acordo com a seguinte sequência de classes de materiais: cerâmicas, metais e polímeros.
(    ) O coeficiente de expansão térmica linear dos materiais poliméricos apresenta relação com a magnitude das ligações secundárias.
(    ) Em um material polimérico, a livre movimentação das cadeias gera coeficientes de expansão térmica linear muito baixos, visto que os movimentos anisotrópicos relativos das cadeias se anulam.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	F - V - V - F.
	 b)
	V - V - V - F.
	 c)
	V - F - F - V.
	 d)
	F - F - F - V.
	9.
	O microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um equipamento utilizado para a caracterização de materiais cerâmicos, polímero e metais. É composto por um conjunto de lentes eletromagnéticas que colimam um feixe primário de elétrons, que é direcionado para a amostra. A imagem é formada a partir da análise do produto da interação dos elétrons primários com a amostra. Para a obtenção da composição química, com a utilização de uma sonda EDS, são analisados:
	 a)
	Os Raios-X característicos.
	 b)
	Os elétrons gerados pela colisão elástica.
	 c)
	Os elétrons gerados pela colisão inelástica.
	 d)
	Os raios infravermelhos característicos.
	10.
	Para a caracterização de materiais, é possível utilizar diversas técnicas de microscopia. A escolha de um ou outro método depende de diversos fatores, tais como as características da amostras, ampliação e objetivos da caracterização. Sobre as técnicas de microscopia, analise as afirmativas a seguir:
I- Na microscopia ótica, a imagem formada na lente objetiva é resultado da interação de fótons com a amostra.
II- Na microscopia eletrônica de varredura, a imagem é formada a partir da interação da luz com o comprimento de onda na faixa do visível com a amostra analisada.
III- A resolução máxima de um microscópio eletrônico de varredura depende somente da qualidade das lentes de vidro utilizadas.
IV- Um microscópio ótico é composto por um conjunto de lentes objetivas e oculares.
Assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	As afirmativas II e IV estão corretas.
	 b)
	As afirmativas I e IV estão corretas.
	 c)
	As afirmativas I e II estão corretas.
	 d)
	As afirmativas I e III estão corretas.