sheldon_lopes_eletromag_avaliacao_03

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Instituição: IFCE campus Sobral
Curso: Técnico em Eletrotécnica
Disciplina: Eletromagnetismo e Materiais Elétricos
Aluno: Sheldon Lopes Pinto
Matrícula: 20192072400088
Data: 26/02/2021
Avaliação Parcial 3
Questão 1:
Porque ao estudarmos as ligações interatômicas de um material, teremos um estudo e conhecimento mais aprofundado sobre as propriedades e estrutura atômica dele, já que a estrutura atômica é composta por três partículas fundamentais: prótons (com carga positiva), nêutrons (partículas neutras) e elétrons (com carga negativa). Toda matéria é formada de átomo sendo que cada elemento químico possui átomos diferentes, e a ligação interatômica é a força de atração entre os átomos, elas são responsáveis pela formação de moléculas, agrupamentos de átomos ou sólidos iônicos, que são classificados como ligações iônica, covalente e metálica. Tendo esse conhecimento, podemos entender melhor sobre como esse material se comporta em meios diferentes.
Questão 2: 
A relação encontrada entre esses dois meios significa que há um potencial químico {\displaystyle \mu }de elemento, também conhecida como a energia livre parcial molar, é uma forma de energia potencial que pode ser absorvida ou libertada durante uma Reação química (envolvendo temperatura). Também pode ser importante durante uma Transição de fase. O potencial químico de uma espécie numa mistura pode ser definido como a inclinação da energia livre do sistema no que diz respeito a uma alteração no número de moles de apenas aquela espécie. Assim, é uma derivada parcial da energia livre no que diz respeito à quantidade da espécie, todas as outras concentrações de espécies presentes na mistura mantendo-se constante, e a uma temperatura constante. Quando a pressão é constante, o potencial químico é a Energia livre de Gibbs molar. Em condições de Equilíbrio químico ou em fase de equilíbrio, a soma total dos potenciais químicos é zero, assim como a energia livre está no mínimo.
Questão 3:
As ligações químicas primárias encontradas nos materiais sólidos são as iônicas, covalentes e metálicas. Uma ligação iônica envolve forças eletrostáticas que atraem íons de cargas opostas, esse tipo de ligação geralmente ocorre entre um átomo ou agrupamento de átomos que tem tendência a ceder elétrons e um átomo ou agrupamento de átomos que tem tendência a receber elétrons. A ligação covalente é um tipo de ligação química que ocorre com o compartilhamento de pares de elétrons entre átomos que podem ser o hidrogênio, ametais ou semimetais. Assim, seguindo essa regra, os átomos dos elementos mencionados possuem a tendência de ganhar elétrons para alcançarem a estabilidade. Por fim, a ligação metálica é a ligação entre metais e metais. Formam as chamadas ligas metálicas, que são cada vez mais importantes para o nosso dia a dia. Pode-se dizer que o metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, mergulhados numa nuvem ou "mar" de elétrons livres.
Além das três ligações primárias (covalente, metálica e iônica) existem nos sólidos várias ligações secundárias. São secundárias no sentido de que são relativamente fracas em comparação com as ligações covalente, metálica e iônica e são resultantes de atrações eletrostáticas de dipolos. Uma molécula pode ser definida como um grupo de átomos que são mantidos fortemente ligados, mas cujas ligações a outros grupos similares são relativamente fracas. A ligação resulta da atração coulombiana entre a extremidade positiva de um dipolo e a região negativa de um dipolo adjacente. A maior ou menor tendência dessa molécula em se orientar diante de uma placa eletrizada é denominada momento dipolar. As ligações entre moléculas polares, onde um dos polos é o hidrogênio, são denominadas pontes de hidrogênio. Trata-se de um tipo de ligação intermolecular. As forças de Van Der Waals resultam do seguinte: a molécula é formada por mui tos elétrons, que se movimentam rapidamente. Pode acontecer, em um dado instante, de uma molécula estar com mais elétrons “de um lado que do outro”. Esta molécula estará, momentaneamente, polarizada e, por indução elétrica, irá provocar a polarização da molécula vizinha, resultando atração fraca entre elas. Evidentemente, as atrações entre esses dipolos temporários são muito mais fracas que as atrações entre os dipolos permanentes. Forças dipolo-dipolo: Quando uma molécula é polar, ela apresenta uma extremidade m ais eletropositiva e outra mais eletronegativa. Evidentemente, o “lado positivo” de uma molécula passa a atrair o “lado negativo” da molécula vizinha, e assim sucessivamente. Essas forças de coesão recebem o nome de forças dipolo-dipolo. Pontes de Hidrogênio: Um caso extremo de atração dipolo-dipolo ocorre quando temos o hidrogênio ligado a átomos pequenos e fortemente eletronegativos (F,O e N). A atração que se estabelece entre o hidrogênio e esses elementos chama-se ponte de hidrogênio. Forças de Van der Waals: As moléculas apolares, num dado instante, contém mais elétrons de um lado que do outro. Essa molécula por indução elétrica irá provocar a polarização de uma molécula vizinha (dipolo induzido), resultando uma atração fraca entre ambas. 
Questão 4:
Materiais cristalinos são substâncias que podem ser consideradas cristalinas quando os átomos ou moléculas que a constitui estão dispostos segundo uma rede tridimensional bem definida e que é repetida por milhões de vezes. (Ordem de longo alcance) Já os sólidos amorfos ou não-cristalinos em geral, não apresentam regularidade na distribuição dos átomos. Um material cristalino é aquele no qual os átomos estão situados em um arranjo que se repete ou que é periódico ao longo de grandes distâncias atômicas. Ao descrever estruturas cristalinas os átomos ou íons são considerados como esferas 
rígidas que possuem diâmetros bem definidos. Estrutura cristalina são arranjos regulares, tridimensionais de átomos no espaço. A regularidade com que os átomos são usualmente empilhados nos sólidos decorre de condições geométricas, que são impostas por ligações direcionais e compacidade. material no qual os átomos estão posicionados em um arranjo periódico ou repetitivo ao longo de grandes distâncias atômicas. Quando da solidificação os átomos se posicionam em um padrão tridimensional repetitivo, no qual cada átomo está ligado aos seus átomos vizinhos mais próximos.
Todos os metais, muitos materiais cerâmicos e alguns polímeros formam estrutura cristalina sob condições normais de solidificação. Em materiais não cristalinos ou AMORFOS, a ordem atômica de longo alcance não existe.
Questão 5:
As principais células cristalinas mais comuns que representam nos materiais metálicos são as seguintes: (CCC) cúbica de corpo centrado, (CFC) cúbica de face centrada e (HC) hexagonal compacta. Na (CCC) existe um átomo em cada vértice de um cubo e um outro átomo no centro do mesmo, esta estrutura pode ser encontrada no tungstênio, tântalo, bário, nióbio, lítio, potássio, vanádio, cromo, etc... A (CFC) caracteriza-se por exibir os mesmos átomos nos vértices encontrados nos outros dois arranjos cúbicos e mais 1 átomo em cada face do cubo. A estrutura cúbica de face centrada é a estrutura do alumínio, cálcio, níquel, cobre, prata, ouro, platina, chumbo, etc. neste caso existe um total de quatro átomos no interior da célula unitária, A (HC) estrutura hexagonal compacta é formada por dois hexágonos sobrepostos e um plano intermediário de 3 átomos. Nos hexágonos, novamente, existem 6 átomos nos vértices e um outro no centro. A estrutura HC pode ser observada no berílio, berquélio, magnésio, cádmio, cobalto, etc. O número de átomos que efetivamente encontram-se dentro de uma célula unitária HC é igual a 6.
Questão 6: 
As ligas metálicas são misturas formadas por dois ou mais elementos, sendoque pelo menos um deles é um mental. Por exemplo, a liga mais utilizada no cotidiano é o aço, que é produzido nas siderúrgicas, sendo que o seu principal constituinte é o metal ferro (98,5%). Seus outros constituintes são carbono (de 0,5 a 1,7%) e traços de Si (silício), S (enxofre) e P (fósforo). Atualmente, o aço é muito mais utilizado que o ferro. Isso ocorre porque as ligas metálicas são materiais que possuem propriedades interessantes para as indústrias, propriedades essas que os metais individualmente não possuem. No exemplo citado, o aço possui maior resistência à tração que o ferro puro e, por isso, ele é usado em peças metálicas que sofrem elevada tração, como na construção civil, na estrutura de edificações e principalmente no concreto armado. O ferro metálico e as ligas de aço podem ser produzidos usando técnicas de extração, beneficiamento, formação de ligas e fabricação relativamente econômicas. A formação de ligas metálicas pela adição de impurezas resulta em uma redução da condutividade térmica do material.
Questão 7:
Deformação plástica – deformação permanente, não recuperável. A deformação plástica ocorre após o limite máximo da deformação elástica, além desse ponto, a tensão não é mais proporcional à deformação.
Ductibilidade – medida do grau de deformação plástica que é suportado até a fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma deformação no processo de ensaio de tração são considerados materiais frágeis.
Dureza - Medida da resistência de um material a uma deformação plástica localizada (Ex.: uma pequena impressão ou um risco). A dureza de um material é a medida que calcula o quanto um material sólido resiste quando uma força é aplicada sobre ele. No caso da dureza de metais, usamos três escalas para medição, que são: a escala de dureza Brinell, a escala Vickers e a escala Rockwell.
Questão 8:
Fratura - separação de um corpo em duas ou mais partes em resposta à imposição de
uma tensão estática (constante ou que varia lentamente no tempo) e em temperaturas
baixas em relação à temperatura de fusão do material.
Fadiga – falha que ocorre em estruturas submetidas a tensões dinâmicas e variáveis (Ex.:
em pontes, aeronaves e componentes de máquinas).
Questão 9:
Condutividade Elétrica – facilidade pela qual um material é capaz de conduzir
corrente elétrica, também é a propriedade usada para especificar a natureza elétrica de um material. É o inverso da resistividade. A condutividade elétrica é uma propriedade que caracteriza a facilidade que os materiais possuem de transportar cargas elétricas. Quanto maior o número de elétrons livres em um material, maior a sua capacidade de transportar eletricidade. Quando um determinado material conduz eletricidade com facilidade, ele é denominado condutor; caso ele não conduza eletricidade, é chamado isolante. Materiais sólidos apresentam uma larga faixa de condutividade elétrica – 27 ordens de grandeza – nenhuma outra propriedade física apresenta essa amplitude de variação.
Questão 10: 
Ligas metálicas ferrosas: Apresentam o ferro como principal constituinte. Em geral, apresentam facilidade de sofrer corrosão. Exemplos: aço e ferro fundido.
Sobre a variação dos aços, temos que esse tipo de aço (aço carbono) é formado pela liga de ferro com carbono, onde o teor de carbono nesse caso é inferior a 2,11%. São chamados de aço carbono todos os produtos derivados apenas da junção do ferro com o carbono podendo o teor do elemento variar sem quantidades significativas de outros na composição. Nesse tipo de aço, normalmente existem elementos residuais, como manganês, fósforo ou silício, mas as quantidades não são suficientes para alterar suas propriedades. Os aços carbono são amplamente utilizados em diversas aplicações.
Abaixo tem-se uma relação com a variação do teor de carbono nesse tipo de aço:
Os aços carbono são os mais produzidos, constituindo cerca de 90% da produção mundial. Podem ser divididos ainda em:
· aço de alto carbono – acima de 0,50% até o limite de 2,11%;
· aço de médio carbono – entre 0,20% e 0,49%;
· aço de baixo carbono – entre 0,05% e 0,20%;
· aço de carbono extra baixo – entre 0,015% e 0,05%;
· aço de carbono ultrabaixo – abaixo de 0,015%.
Aço liga
Já os aços liga contêm, além das ligações entre ferro e carbono, outros elementos em proporções significativas que podem alterar as propriedades químicas ou mecânicas do material. Geralmente, os outros elementos adicionados à composição do aço são: manganês, níquel, cromo, molibdênio, vanádio, tungstênio e silício. Isso vai depender da propriedade que querem que o aço atinja. Esses elementos normalmente são utilizados para aumentar a dureza e a resistência mecânica ou química do aço ou para conferir-lhe outras propriedades que sejam interessantes para sua aplicação. Os aços liga também são divididos de acordo com o teor de elementos em sua composição:
Aço baixa liga – a soma dos teores de todos os elementos liga adicionados não ultrapassa 5% de todo o material;
Aço média liga – a soma dos teores de todos os elementos liga fica entre 5% e 12% de todo o material;
Aço alta liga – a soma dos teores de todos os elementos liga é no mínimo 12% de todo o material;
Aço baixa liga de alta resistência – nesse caso o teor de carbono é menor que 0,25% e o teor dos outros elementos liga é menor que 2%. Geralmente os elementos liga mais utilizados para esse tipo de aço são o Nióbio, Vanádio e Titânio, que ajudam no aumento da resistência do material.
 
Metais - alta condutibilidade térmica e elétrica, opacos e, usualmente, pesados e deformáveis. 
Polímeros - baixa densidade, isolante térmico e elétrico, refletores pobres de luz e alguns 
deles são flexíveis e sujeitos à deformação. 
Cerâmicos - duros e quebradiços, isolante térmico e elétrico e inertes. 
Ligação iônica é a força que mantém os íons unidos depois que um átomo entrega 
definitivamente um, dois, ou mais elétrons a outro átomo. 
Ligação covalente normal é a união entre átomos estabelecida por pares de elétrons de modo 
que cada par seja formado por um elétron de cada um dos átomos. 
Ligação metálica é a “nuvem” de elétrons livres deslocando-se rapidamente ao longo dos 
átomos neutros e cátions. 
Momento dipolar é o produto do módulo da carga elétrica parcial pela distância entre os dois 
extremos de um dipolo.