Prova ciencia e propriedade dos materias - Uniasselvi

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1. "Um material que combina o humilde grafite com a não menos simples celulose da polpa de 
madeira mostrou ser mais leve e mais forte do que materiais estruturais largamente utilizados, 
incluindo aços, ligas de titânio e fibras de carbono. Além de extremamente forte, o novo 
material estrutural é reciclável, o que promete fornecer uma alternativa ecológica para a 
construção de veículos, aeronaves e coletes de segurança mais leves. Os materiais estruturais 
devem sua força e resistência à presença de fortes ligações químicas primárias entre seus 
átomos: ligações metálicas nos metais e ligas metálicas, ligações covalentes carbono-carbono 
nas fibras de carbono e ligações iônicas na cerâmica. A força dessas ligações, no entanto, é tanto 
uma bênção quanto uma maldição: para manipular, fabricar e reciclar esses materiais, essas 
ligações devem ser quebradas e reformadas, o que exige altas temperaturas e consome grandes 
quantidades de energia, levando a um custo substancial e a uma pegada ambiental pesada. Para 
fabricar um compósito de grafite-nanocelulose, a equipe preparou uma pasta altamente 
concentrada de água, flocos de grafite e nanocelulose em temperatura ambiente. Em seguida, 
essa mistura foi dispersa em camadas com 20 micrômetros de espessura. As camadas são 
flexíveis, podendo ser dobradas até um raio de 2 mm sem se quebrar, e várias camadas podem 
ser prensadas a quente para formar folhas mais espessas. As medições mecânicas mostraram 
que o material é excepcionalmente forte. As folhas são mais resistentes do que o aço inoxidável 
e 6 vezes mais leves". Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as 
falsas: 
 
( ) O novo material apresenta como principais características a elevada resistência mecânica e 
a possibilidade de ser reciclado. 
( ) No estudo, uma solução aquosa de grafite e celulose em alta concentração foi dispersa em 
camadas de 20 mm de espessura. 
( ) As folhas geradas pela deposição de camadas sucessivas do material apresentam resistência 
mecânica seis vezes maior que a do aço inoxidável. 
( ) As ligações primárias dos materiais estruturais são responsáveis pelas suas excelentes 
propriedades mecânicas, no entanto, a reciclagem é dificultada pelo alto consumo energético 
para quebra dessas ligações. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=madeira-grafite-
supera-titanio-fibras-carbono&id=010160200115#.Xpepc8hKiUk. Acesso em: 15 abr. 2020. 
 
a) F - F - V - V. 
 
b) V - F - F - V. 
 
c) V - V - V - 
F. 
 
d) F - V - F - V. 
 
 
2. Os materiais cerâmicos vêm sendo desenvolvidos e aperfeiçoados ao longo de milênios, porém, 
somente com o o advento das técnicas de caracterização de materiais pôde-se compreender os 
complexos arranjos cristalinos e relacioná-los com as suas propriedades. Com relação às 
cerâmicas e suas propriedades e aplicações, analise as afirmativas a seguir: 
 
I- Algumas cerâmicas são utilizadas para a confecção de tijolos aplicados no isolamento de 
calor em equipamentos com alta temperatura. São os casos de fornos para a fusão de metais. O 
material cerâmico em contato com o metal líquido deve resistir à temperatura de processamento, 
com uma vida útil adequada. 
II- Tijolos e telhas, assim como o cimento, são materiais cerâmicos utilizados na construção 
civil. Os dois primeiros fazem parte da classificação "cerâmica vermelha", produtos que são 
conformados e queimados em alta temperatura. Já o cimento é um material que apresenta pega 
hidráulica, adquirindo alta resistência após a cura. 
III- As lixas e os rebolos são materiais compostos por partículas cerâmicas abrasivas, utilizados 
para desbastar ou polir superfícies de diversos materiais. A principal característica das 
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cerâmicas utilizadas para esse é a alta dureza, relacionada com a forte energia de ligação entre 
os átomos desses materiais. 
IV- Os compósitos mais comuns são aqueles que utilizam polímeros em conjunto com metais. 
Normalmente utiliza-se uma matriz metálica, em conjunto com fibras de material polimérico. 
Um exemplo desse material é a fibra de polietileno, que consiste em uma matriz de alumínio, 
contendo fibras poliméricas, processada por fundição a 600 graus Celsius. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 
a) As afirmativas I e IV estão corretas. 
 
b) As afirmativas III e IV estão corretas. 
 
c) As afirmativas II e IV estão corretas. 
 
d) As afirmativas I, II e III estão corretas. 
3. Os polímeros são um grupo de materiais que, em virtude de suas características técnicas, de 
custo e de processamento, vêm ganhando espaço em diversos segmentos. Em diversos casos, 
eles podem inclusive substituir completamente partes metálicas em diversos produtos. Com 
relação às características dos materiais poliméricos, analise as afirmativas a seguir: 
 
I- Uma das vantagens dos polímeros é a sua relativa baixa temperatura de processamento, 
quando comparado com a da maioria dos metais comerciais. Isso se traduz em um menor 
consumo energético, e menores custos de processamento. 
II- Os polímeros apresentam algumas limitações, que podem ser melhoradas com a utilização de 
aditivos no processamento. Normalmente, não são resistentes a intempéries, ocorrendo a 
degradação progressiva das cadeias com a radiação UV. 
III- Uma das principais características dos polímeros, que explica a sua versatilidade, diz 
respeito à confiabilidade do produto confeccionado ao longo do tempo. Diferentemente dos 
metais, não apresentam corrosão ou qualquer tipo de degradação de suas propriedades ao longo 
do tempo sob ação de intempéries. 
IV- A resistência específica (definida como a razão entre a resistência mecânica e a densidade 
aparente) dos polímeros termoplásticos, como o PP e o PE, é maior que a maioria dos metais 
ferrosos comerciais (aços e ferros fundidos). Por esse motivo, é prática usual a substituição de 
componentes mecânicos metálicos, como bielas e eixos de veículos automotivos, por similares 
confeccionados em PP e PE. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 
a) As afirmativas I e IV estão corretas. 
 
b) As afirmativas III e IV estão corretas. 
 
c) As afirmativas II e III estão corretas. 
 
d) As afirmativas I e II estão corretas. 
4. Muitos metais apresentam estruturas cristalinas cúbicas, as quais apresentam grande simetria. 
Esse fato propicia o desenvolvimento de muitos sistemas de escorregamento, que facilitam a 
movimentação de discordâncias na aplicação de tensões mecânicas. Com relação à estrutura 
cristalina dos metais e seus defeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as 
falsas: 
 
( ) As discordâncias são defeitos da estrutura cristalina causados por um desalinhamento de 
átomos. A quantidade de discordâncias em um material metálico se relaciona com as suas 
propriedades mecânicas. 
( ) As lacunas são um tipo de defeito caracterizado pela ausência de átomos na estrutura 
cristalina. A quantidade de lacunas diminui com o aumento da temperatura. 
( ) As impurezas são defeitos cristalinos caracterizados pela presença de átomos estranhos na 
composição do metal. A presença desses defeitos sempre piora as propriedades mecânicas dos 
metais. 
( ) As impurezas podem ser de dois tipos: substitucionais, quando substituem o átomo do 
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material, ou intersticiais, quando se alojam nos interstícios da estrutura cristalina. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
a) F- V - V - F. 
 
b) V - F - V - F. 
 
c) F - V - F - V. 
 
d) V - F - F - V. 
5. Os contornos de grão são caracterizados como defeitos da estrutura cristalina, tendo em vista 
que nessas regiões existe uma desordem de átomos. Sobre os contornos de grão, analise as 
seguintes sentenças: 
 
I- Nos contornos de grão, a energia livre é menor do que no interior dos grãos. Por esse motivo, 
reações químicas, como a oxidação, ocorrem preferencialmente no interior dos grãos. 
II- Nos contornos de grão existem ligações químicas incompletas, o que resulta em uma energia 
livre mais elevada que no interior dos grãos. 
III- Um material policristalino é composto por vários grãos. 
IV- Um material monocritalino pode ser facilmente obtido por métodos de fabricação 
convencionais, não exigindo controle dos parâmetros de processamento. 
 
Agora, assinale a alternativa CORRETA: 
 
a) As sentenças II e III estão corretas. 
 
b) As sentenças I e III estão corretas. 
 
c) Somente a sentença II está correta. 
 
d) As sentenças II e IV estão corretas. 
6. As características das ligações químicas dos materiais poliméricos definem as suas 
propriedades, tais como o ponto de fusão e maleabilidade. Sobre as ligações químicas nos 
polímeros, assinale a alternativa CORRETA: 
 
a) Os materiais poliméricos apresentam ligações metálicas do tipo carbono-carbono, que 
contribuem para uma elevada condutividade elétrica. 
 
b) Os materiais poliméricos apresentam ligações covalentes, que consiste em uma ligação 
química primária. 
 
c) Em função da rigidez das ligações iônicas, os polímeros devem ser processados em 
temperaturas acima de 1000 °C. 
 
d) As ligações secundárias são responsáveis pela elevada temperatura de fusão dos materiais 
poliméricos. 
7. A maioria dos materiais são agrupados de acordo com as suas caraterísticas físico-químicas em 
metais, cerâmicas e polímeros. Embora não seja possível generalizar, observa-se que, em geral, 
os materiais de uma mesma classe apresentam algumas características (ou propriedades) típicas. 
O conhecimento dessas características comuns é o passo inicial para a seleção de materiais para 
certas aplicações. Com relação aos tipos e características dos materiais, analise as afirmativas a 
seguir: 
 
I- Os materiais metálicos apresentam propriedades adequadas para o desenvolvimento de 
estruturas que suportam cargas mecânicas, como a alta resistência mecânica e a deformação 
plástica (aviso de falha). 
II- Os polímeros apresentam ligações iônicas (fortes), o que permite a sua aplicação em 
situações em que há mudanças bruscas de temperatura, com picos de temperatura superiores ao 
ponto de fusão dos aços. 
III- A utilização de materiais cerâmicos é bastante abrangente, ou seja, eles podem ser utilizados 
em diversas aplicações. A principal desvantagem, no entanto, diz respeito ao seu baixo ponto de 
fusão, o que limita a aplicação em altas temperaturas. 
IV- Apesar dos metais, via de regra, apresentarem maior resistência mecânica quando 
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comparados aos materiais poliméricos, esses últimos vêm gradativamente substituindo os metais 
em componentes de automóveis, pois são mais leves e propiciam economia de combustível. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 
a) As afirmativas II e III estão corretas. 
 
b) As afirmativas I e IV estão corretas. 
 
c) Somente a afirmativa IV está correta. 
 
d) As afirmativas I, II e IV estão corretas. 
8. Os materiais amorfos não apresentam ordenação atômica de longo alcance. Sobre os materiais 
amorfos, assinale a alternativa CORRETA: 
 
a) Os materiais amorfos se apresentam sempre transparentes, como é o caso do vidro e de 
alguns tipos de polímeros. 
 
b) Um material tipicamente cristalino, como o alumínio, em hipótese alguma poderá se tornar 
amorfo. 
 
c) Um material tipicamente cristalino pode se tornar amorfo se a taxa de resfriamento a partir 
do líquido for suficientemente elevada. 
 
d) Um material amorfo pode ser obtido através do resfriamento de qualquer material em 
estado de equilíbrio. 
9. Os materiais policristalinos, como a denominação sugere, são compostos por inúmeros grãos. 
No caso dos metais, esses grãos são formados já no processo de solidificação do metal: durante 
o processo de resfriamento do líquido, a fase sólida começa a ser formada simultaneamente em 
vários pontos (núcleos), que crescem a partir do líquido ao seu redor. No entanto, a orientação 
do arranjo cristalino é diferente em cada um desses grãos e, dessa maneira, forma-se uma 
interface imperfeita entre os grãos, onde há ligações químicas incompletas. Os contornos de 
grão, apesar de serem uma região de aparente fragilidade, acabam por "atrapalhar" a 
movimentação das discordâncias no material, o que culmina em aumento na tensão de 
escoamento. Esse aumento na tensão de escoamento pode ser calculado a partir da equação de 
Hall-Petch. Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) De acordo com a equação de Hall Petch, a tensão de escoamento é inversamente 
proporcional ao diâmetro médio do grão, ou seja, para tamanhos de grão menores, ocorre um 
aumento da tensão de escoamento, mantendo-se constantes as demais variáveis. 
( ) De acordo com a equação de Hall Petch, a tensão de escoamento é proporcional ao 
diâmetro médio do grão, ou seja, para tamanhos de grão maiores, ocorre um aumento da tensão 
de escoamento, mantendo-se constantes as demais variáveis. 
( ) Um aço comum à temperatura ambiente sob tensão trativa acima do limite de escoamento 
do material apresentará movimento de discordâncias, resultando em deformação permanente do 
material. 
( ) Os contornos de grão constituem barreiras ao movimento das discordâncias no material, 
visto que é necessária uma maior energia mecânica para que ocorra esse movimento. O acúmulo 
de discordâncias nos contornos de grão gera um aumento crescente na energia necessária para 
essa movimentação, resultando em encruamento. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
a) F - F - V - V. 
 
b) V - F - V - V. 
 
c) F - V - F - F. 
 
d) V - V - F - F. 
10. As ligas de aço são compostas basicamente por uma proporção entre átomos de ferro e carbono. 
Em outros casos, são utilizados também outros elementos de liga em conjunto para obter 
propriedades específicas. Os elementos de liga adicionados, assim como o carbono, melhora as 
propriedades e permite que os aços sejam tratáveis termicamente em condições industriais. 
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Sobre os elementos de liga de tratamento térmico dos aços, classifique V para as sentenças 
verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) No processo de têmpera, o aço é inicialmente aquecido até a temperatura de fusão. A 
temperatura é mantida até a completa fusão do metal, que é posteriormente resfriado 
rapidamente em água à temperatura ambiente. 
( ) No tratamento térmico de revenido, o aço é aquecido até uma temperatura acima da 
temperatura de austenitização, e posteriormente resfriado de forma rápida, formando a estrutura 
denominada bainita. 
( ) Os átomos de carbono no aço substituem alguns átomos de ferro. Isso ocorre porque o raio 
atômico dos dois átomos é semelhante, permitindo que ocorra esse tipo de solubilização na 
estrutura cristalina. 
( ) Os elementos de liga, tais como o cromo e o vanádio,ficam solubilizados nos contornos de 
grão. No processo de têmpera, esses metais sofrem fusão, aumentando a resistência química dos 
contornos de grão após o processo. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
a) V - F - V - F. 
 
b) F - F - F - F. 
 
c) V - V - V - V. 
 
d) F - V - V - F.