Ciência dos Materiais: Difusão, Deformação e Propriedades

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31/10/2019 Unicesumar - Ensino a Distância
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Protocolo de Finalização Nº 000015863544
O aluno ALESSANDRO DOS REIS DUARTE com RA 1860877-5 
finalizou a atividade ATIVIDADE 2 - ENG PROD - CIÊNCIAS DOS MATERIAIS - 2019D
em 31/10/2019 00:12:17
ATIVIDADE 2 - ENG PROD - CIÊNCIAS DOS MATERIAIS - 2019D
Período:21/10/2019 08:00 a 04/11/2019 23:59 (Horário de Brasília)
Status:ABERTO
Nota máxima:0,50 Nota obtida:
1ª QUESTÃO
A “intensidade” com a qual a difusividade se processa está ligada ao coeficiente de difusividade, que
depende de inúmeros parâmetros.
Elaborado pelo Professor, 2019.
 
Julgue as afirmações abaixo:
 
I – O coeficiente de difusividade é proporcional à temperatura do processo.
II – O coeficiente de difusividade depende dos átomos relacionados ao processo.
III – O coeficiente de difusividade varia exponencialmente com a temperatura.
IV – Uma das aplicações mais utilizada da difusão é a cementação, que é utilizada a diminuição da dureza de
superfícies metálicas.
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I, II e III, apenas.
2ª QUESTÃO
Imagine que você começou estagiar em uma empresa que trabalha com materiais metálicos e precisa
realizar um teste de deformação à temperatura ambiente. Calcule a variação de comprimento (Δl) sofrida
por uma peça de aço, com comprimento original de 100 mm, submetida a uma tensão de tração com
intensidade 100.10 Pa. Considere a deformação completamente elástica.
(Ciências dos Materiais. Luis Henrique de Souza. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. 288 p. “Graduação - EAD”.)
 
Sobre este teste afirma-se:
 
I – O módulo de elasticidade do metal nessas condições é 207 GPa
II – A variação de comprimento é igual a 0,048 mm
III – A deformação de engenharia é igual a 4,8.10
IV – O comprimento da peça após a tensão ser retirada é de 100,048 mm
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I, II e IV, apenas
3ª QUESTÃO
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“Pressionar ou esticar o silicone deforma o metal líquido, o que aumenta sua resistência elétrica, elevando
sua temperatura à medida que a corrente passa por ele, o que aciona a mudança de cor nos corantes
sensíveis à temperatura. Em outras palavras, a estrutura geral possui meios ajustáveis para detectar toque e
tensão mecânica. Nos protótipos de lógica tátil suave que a equipe construiu, a deformação do metal
líquido pelo toque redistribui a energia elétrica para outras partes da rede, fazendo com que o material
mude de cor, ative motores ou acenda luzes. Tocar o silicone em um ponto cria uma resposta diferente do
que tocar em dois pontos; dessa maneira, o sistema executa lógica simples em resposta ao toque.”
(TECNOLÓGICA, Inovação. Material inteligente incorpora lógica sem processador. Disponível em:
<https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-inteligente-incorpora-
logica-sem-processador&id=010150190919#.XaZZpUZKjIU>. Acesso em: 10 out. 2019.)
 
Julgue as afirmações a seguir:
 
I – Nos metais ocorre uma deformação elástica seguida de uma deformação plástica até a ruptura do
material.
II – Os polímeros do tipo elastômeros exibem uma grande deformação do tipo elástica e suportam tensões
maiores do que os termoplásticos.
III – As cerâmicas apresentam uma pequena deformação elástica.
IV – Em materiais frágeis, é comum a utilização de ensaios de flexão para a determinação das propriedades
mecânicas
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I, II, III e IV.
4ª QUESTÃO
O processo de difusão em sólidos, a nível microscópico, pode ocorrer de diversas formas distintas.
Elaborado pelo Professor, 2019.
 
Avalie as afirmações sobre os vários tipos de difusão nos sólidos:
 
I – A difusão por lacunas é caracterizada pela migração de átomos através de espaços vazios no interior da
estrutura cristalina.
II – A difusão intersticial é caracterizada pela migração de átomos através de pontos da própria estrutura
cristalina.
III – Através de processos térmicos é possível criar vacâncias intencionais em sólidos.
IV – Os processos de interdifusão por interstícios, em geral, está ligado à movimentação de átomos menores
do que aqueles que compõem a estrutura cristalina.
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: II e III, apenas.
5ª QUESTÃO
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“Estudo da mudança de estado físico dos materiais será base para aplicações em computação e
supercondutores”.
(BERNARDES, Júlio. Nova forma de modificar materiais pode gerar inovações tecnológicas. Disponível em: <
https://jornal.usp.br/ciencias/ciencias-exatas-e-da-terra/nova-forma-de-modificar-materiais-pode-gerar-
inovacoes-tecnologicas/>. Acesso em: 10 out. 2019.)
 
Dentre as várias propriedades dos materiais pode-se destacar:
 
I – Ductilidade: medida do grau de deformação plástica suportado por um material antes da fratura.
II – Resiliência: capacidade de um material permitir a recuperação da energia absorvida durante o processo
de deformação elástica, após a remoção da carga.
III – Tenacidade: medida da resistência de um material a uma deformação plástica localizada.
IV – Dureza: representa a quantidade de energia absorvida por um material antes dele fraturar.
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I e II, apenas.
6ª QUESTÃO
“Tratamentos térmicos são utilizados para o melhoramento das propriedades dos materiais e, geralmente,
envolvem um fenômeno conhecido como difusão, que é o fenômeno de transporte de matéria (átomos, íons
e moléculas). Um exemplo de processo que envolve a difusão em sólidos é a técnica de carbonetação, que
consiste na inserção de átomos de carbono na superfície de aços para enrijecer essas superfícies”.
(Ciências dos Materiais. Luis Henrique de Souza. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. 288 p. “Graduação - EAD”.)
 
Sobre o processo difusivo, afirma-se:
 
I – A difusão corresponde ao fluxo de moléculas de uma região de maior concentração para uma região de
menor concentração dessas espécies.
II – A autodifusão é o processo difusivo que pode ocorrer entre átomos do mesmo tipo que os átomos da
rede cristalina.
III – A interdifusão é o processo difusivo que pode ocorrer entre átomos de tipos diferentes dos átomos da
rede cristalina.
IV – A lei de Fick é a relação que define matematicamente o fluxo difusivo em um determinado processo.
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: II, III e IV, apenas.
7ª QUESTÃO
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“A maioria dos processos difusionais em sólidos acontece em regime não estacionário. Isso significa dizer
que a difusão é função do tempo”.
(Ciências dos Materiais. Luis Henrique de Souza. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. 288 p. “Graduação - EAD”.)
 
Considere uma barra de liga metálica semi-infinita (composta por ferro e carbono), que contém uma
concentração inicial uniforme de carbono de 0,20%p. A concentração na superfície foi então aumentada e
mantida em 1,00%p. O processo é realizado a 900 °C, e o coeficiente de difusão do carbono no ferro nessas
condições é igual a 1,6.10 m²/s.
Considere as informações acima para julgar as afirmativas.
I – Para x = 0,48 mm a concentração encontrada após 900 segundos seria de 0,9953%p
II – Para x = 0,96 mm a concentração encontrada após 3600 segundos seria de 0,2038%p
III – Para x = 0,24 mm a concentração encontrada após 900 segundos seria de 0,3258%p
IV – Para x = 0,12 mm a concentração encontrada após 900 segundos seria de 0,5836%p
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: II, III e IV, apenas.
8ª QUESTÃO
O mecanismo da deformação plástica para materiais cristalinos é baseado no processo de escorregamento;
em outras palavras, na movimentação das discordâncias do material. Já para os materiais amorfos (não
cristalinos), o mecanismo de deformação plástica envolve o escoamento viscoso desse material.
(Ciências dos Materiais. Luis Henrique de Souza. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. 288 p. “Graduação - EAD”.)
 
Além de ser diferente para materiais distintos, a deformação plástica está ligada à inúmeras propriedades
dos materiais. Avalie os conceitos abaixo:
 
I – O limite elástico corresponde ao valor crítico de tensão necessário para causar a deformaçãoplástica em
um material.
II – O limite de proporcionalidade corresponde ao valor de tensão acima do qual a relação entre tensão e
deformação não é mais linear.
III – O limite de escoamento é sempre equivalente ao limite de proporcionalidade.
IV – A reta que passa pelo ponto de limite de proporcionalidade e a reta que passa pelo ponto de limite de
escoamento possuem a mesma inclinação.
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I, II e IV, apenas
9ª QUESTÃO
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A lei de Fick é de grande utilidade na determinação de parâmetros referentes à difusão em sólidos.
Suponha uma placa de ferro separando dois ambientes, uma rica em carbono e a outra com baixa
concentração de carbono. Considerando que a condição de regime estacionário foi atingida, calcule o fluxo
difusivo do carbono por meio da placa de ferro, sabendo que as concentrações de carbono em a = 0 mm e
b = 10 mm são, respectivamente, 1 e 0,1 kg/m³ e a difusividade D = 3.10 m²/s.
(Ciências dos Materiais. Luis Henrique de Souza. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. 288 p. “Graduação - EAD”.)
 
Avalie as afirmações abaixo:
 
I – A variação de concentração é de 0,9 kg/m³
II – O valor do termo equivalente de dC/dt é de 50 kg/m
III – O fluxo difusivo é igual a 2,7.10 kg/m².s
IV – No ponto x = 5 a concentração de carbono seria de aproximadamente 0,55 kg/m³
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I, II e III, apenas.
10ª QUESTÃO
Sempre que uma força aplicada em um material mudar a forma ou o tamanho desse material, dizemos que
ele sofreu uma deformação, e esta pode ser altamente notável, mas também pode ser imperceptível,
necessitando de um equipamento para medi-la precisamente.
(Ciências dos Materiais. Luis Henrique de Souza. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. 288 p. “Graduação - EAD”.)
 
Avalie as afirmativas abaixo sobre conceitos referentes à deformação de materiais:
 
I – A tensão sobre uma estrutura é definida pela força aplicada em relação à área transversal da estrutura.
II – A deformação de engenharia é definida pela variação de comprimento em relação ao comprimento final.
III – Apenas a deformação elástica pode ser totalmente reversível.
IV – Tanto a deformação plástica quanto a deformação elástica são completamente reversíveis.
 
Estão corretas:
 
RESPOSTA: I e III, apenas.
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