Lista de Exercicios 5 Difusao OK

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Impresso por alexsandro carlos de oliveira, CPF 787.909.482-20 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
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 FUNDAÇÃO EDUCACIONAL ROSEMAR PIMENTEL 
 CENTRO UNIVERSITÁRIO GERALDO DI BIASE 
 INSTITUTO DE CIÊNC. EXATAS, DA TERRA E ENG. 
 CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 LISTA DE EXERCÍCIOS - DIFUSÃO 
 
 1) Compare os mecanismos atômicos de difusão inters�cial e por lacunas. Cite duas razões 
 pelas quais a difusão intersticial normalmente mais rápida que a difusão por lacunas. é 
 R: Difusão intersticial Os átomos intersticiais migram para posições intersticiais –
 adjacentes não ocupadas do reticulado. 
 Difusão por lacuna – Um átomo se desloca de uma posição normal da rede cristalina 
 para um sitio vago ou lacuna adjacente. 
 Em metais e ligas a difusão intersticial é um mecanismo imp ortante para a difusão de 
 impurezas de raio atômico pequeno com relação aos do hospedeiro. A difusão intersticial é 
 mais rápida que a de lacuna pois os átomos são menores e mais móveis que os átomos 
 hospedeiros e existem mais posições inters�ciais vazias do que nas lacunas gerando maior 
 probabilidade de movimentação atômica intersticial. 
 
 2) Quais são os principais fatores que favorecem o processo de difusão? 
 R: Baixo empacotamento, baixo ponto de fusão, ligações fracas (Van der Walls), baixa 
 densidade, raio atômico pequeno e presença de imperfeições. 
 
 3) Explique sucintamente os conceitos de regime estacionário e não estacionário na medida 
 em que se aplica à difusão. 
 R: Regime estacionário é a condição onde a taxa de transferência de massa através de –
 uma determinada área não varia ao longo do tempo, pode ser aplicada ao �uxo de difusão 
 através de uma super�cie conforme a lei de Fick. 
 Regime não estacionário O �uxo de difusão e o gradiente de concentração em um –
 ponto especi�cam no interior de um solido variam ao longo do tempo resultando num 
 acumulo ou esgotamento líquido do componente que se encontra em difusão e é dada pela 
 segunda lei de Fick. 
 4) Calcule o número de quilogramas de hidrogênio que passa a cada hora através de uma 
 chapa de paládio com 5 mm de espessura e que possui uma área de 0,20m , estando o 2
 sistema a 500°C. Considere um coe�ciente de difusão de 1,0X10-8 m 2/s, que as 
 concentrações de hidrogênio nos lados com alta e b aixa pressão sejam de 2,4 e 0,6kg de 
 hidrogênio por metro cúbico de paládio, respectivamente, e que condições de estado 
 estacionário tenham sido atingidas. 
 R: espessura = 5mm = L=0,005m    
    

 
A=0,20m²     
      
  
 
 T=500°C 
 D=1,0x10-8 m²/s (Coef. De difusão)         
 CA s1 – CA s2 = 2,4 0,6 = 1,8kg/m³ –
 
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 5) Uma chapa de aço com 1,5 mm de espessura possui atmosferas de nitrogênio à 1200°C em 
 ambos os lados, e permite-se que seja atingida uma condição de difusão em regime 
 estacionário. O coe�ciente de difusão do nitrogênio no aço a essa temperatura é de 6X10 -11
 m2/s, e o fluxo de difusional vale 1,2X kg/m10-7 2.s. Sabe- ainda que a concentração do se
 nitrogênio no aço na super�cie à alta pressão é de 4kg/m . A que profundidade da chapa, a 3
 partir desse lado com pressão elevada, a concentração será de 2,0kg/m ? Considere um 3
 per�l de concentrações linear. 
 R: L= 1,5mm = 0,0015m     
 

 
 
 
T = 1200°C      
 
  
 
 D = 6x10 m²/s 
-11      
 P1 = 4kg/m³ 
 J = 1,2x10 kg/m² 
-7    (profundidade) 
 P2 = 2kg/m³ 
 6) Determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de carbono 
 de 0,45 %p em uma posição 2 mm em direção ao interior de uma liga ferro -carbono 
 contendo inicialmente 0,20%pC. A concentração na superfície deve ser mantida em 
 1,30%pC, e o tratamento deve ser conduzido a uma temperatura de 1000°C. Utilize os 
 dados de difusão para o Fe y apresentados na Tabela 5.2. 
 
 
 
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 7) Qual o coe�ciente de difusão a 550°C para o Mg no Al? 
 Considere Q=131kJ/mol e D0=1,2x10
-4m2/s 
 
 8) Os coe�cientes de difusão para o ferro no níquel são dados para duas temperaturas: 
 
 a) Determine os valores de Do e da energia de ativação Qd. 
 b) Qual é a magnitude de D a (1273K)? 1100°C
 
 
 
 
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 REFERÊNCIAS: 
 NOTAS DE AULA 
 CALLISTER JR, W. D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. Rio de Janeiro, Editora LTC, 
2012. 
 
 
 ENTREGA: 
 Apresentar na aula da semana que antecede a avaliação impreterivelmente. ,