Atividade Avaliativa MET-122 Unidade I

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MET-122 – Físico-química Metalúrgica II 
Unidade I – Tópicos em Termodinâmica das Interfaces 
Prof. Gilberto Álvares da Silva 
DEMET/Escola de Minas/UFOP 
 
ATIVIDADE AVALIATIVA I 
Esta Atividade Avaliativa é composta por dois exercícios. Todos vislumbram o conteúdo 
da Unidade I do curso de FQM II e estão alinhados aos objetivos propostos para tal 
Unidade, a fim de desenvolver habilidades de interpretação dos fenômenos interfaciais 
baseados em termodinâmica. 
1) Matérias primas com alto teor de umidade utilizadas na obtenção de aço são fontes 
de hidrogênio para esse material. A solubilidade do hidrogênio no aço sólido é 
muito pequena, contudo, acarreta forte deterioração de diversas propriedades 
mecânicas, sendo fonte de uma corriqueira causa de falha, a fragilização por 
hidrogênio. Aços susceptíveis à fragilização por hidrogênio, seja em função da 
sua fabricação ou do seu emprego, precisam ser tratados sob vácuo para que os 
processos de desgaseificação ocorram de maneira satisfatória. De posse dessas 
informações, considere o processo de desgaseificação de um aço contendo 20 ppm 
de hidrogênio a 1600 ˚C, no qual se verificou formarem bolhas gasosas com raio 
igual a 10-4 m. Pede-se calcular: 
a. Sob pressão de 1 atm, a partir de qual profundidade o crescimento de 
bolhas como estas será viável? 
b. Qual a extensão da parte ativa do reator, onde a desgaseificação é possível, 
se a profundidade do banho é 1 m e se se fizer tal processo em um reator 
sob vácuo com pressão de 1 Torr? 
c. Qual o efeito da injeção de gás inerte no fundo do reator? 
 
Dados: 
 Fe−gás = 1,8 𝐽.𝑚-2; 
½ H2(g) = H(ppm) Δ𝐺𝑜 = 36485 − 46,11 𝑇 𝐽/𝑚𝑜𝑙 
2) À 1580˚C, um determinado aço contém 180 ppm de Al e 90 ppm de O. 
a. Averigue a possibilidade de formação de alumina pura e sólida se esse aço 
for transportado por meio de uma válvula cerâmica (tubo de refratário 
sílico-aluminoso) entre dois reatores metalúrgicos. Se for possível, 
determine o valor do raio crítico. Justifique seus cálculos. 
b. Considerando a possibilidade da deposição da Alumina no na válvula 
cerâmica, refaça este cálculo. Justifique seus cálculos e informe qual uma 
possível consequência? 
Dados: 
𝑓(𝜃) = (2−3 cos 𝜃+cos3 𝜃) / 4 𝜌𝐴𝑙2𝑂3 = 3000 𝑘𝑔. 𝑚−3 
2𝐴𝑙% + 3 𝑂% = 𝐴𝑙2𝑂3(𝑠) 𝛥𝐺°= −1242230 + 394,97.𝑇 (Joules)