Material de Quimica
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LISTA DE QUESTÕES OBS.: ESTA LISTA SERVE COMO UM GUIA PARA A REALIZAÇÃO DA ÚLTIMA AVALIAÇÃO. AS RESPOSTAS PODEM SER ENCONTRADAS NO LIVRO. TODOS OS EXERCÍCIOS SÃO DO LIVRO: CALLISTER, William D. Ciência e Engenharia de Materiais, uma introdução. – 7° edição 1 – Calcule o número de lacunas por metro cúbico no ouro a 900°C. A energia para a formação de lacunas é de 0,98 eV/átomo. A massa específica e o peso atômico para o Au valem 18,63 g/cm 3 (a 900°C) e 196,6 g/mol, respectivamente. 2 – Qual a composição, em porcentagem em peso, de uma liga que consiste em 5%a Cu e 95%a Pt? 3 – Calcule o comprimento da aresta da célula unitária para uma liga composta por 80 %p Ag‐ 20%p Pd. Todo o paládio está em solução sólida, a estrutura cristalina para essa liga é CFC e a massa específica do Pd à temperatura ambiente é de 12,02 g/cm 3 . 4 – Uma chapa de aço está sob uma temperatura de 900°C e sob uma atmosfera de nitrogênio em ambos os lados. Sabe‐se que a difusão ocorre em regime estacionário. Além disso, a concentração de nitrogênio no aço, na superfície sob alta pressão, é de 2kg/m 3 . A que profundidade da chapa, a partir desse lado de maior pressão, a concentração final será de 0,5 kg/m 3 ? Dados: D = 1,2 x 10 ‐10 m 2 /s; J = 1,0 x 10 ‐7 kg/m 2 s 5 – Determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de carbono de 0,30 %p em uma posição a 4 mm da superfície de uma liga ferro‐carbono contendo inicialmente 0,10 %p C. A concentração na superfície deve ser mantida em 0,90 %p C e o tratamento conduzido a 1100°C. Empregue as tabelas 5.2 e de função erro da aula de difusão. 6 – Os coeficientes de difusão para o níquel no ferro são dados para duas temperaturas: T (K) D (m 2 /s) 1473 2,2 x 10 ‐15 1673 4,8 x 10 ‐14 a) Determine os valores de D 0 e da energia de ativação Q d . b) Qual a magnitude de D a 1300°C? 7 – Compare os mecanismos atômicos para as difusões intersticiais e por lacunas. Cite duas razões pelas quais a difusão intersticial é normalmente mais rápida do que a difusão por lacunas. 8 – Para um dado material, você esperaria que a energia de superfície fosse maior, igual ou menor que a energia de contorno de grão? Por quê? 9 – A energia de contorno de grão para um contorno de grão de baixo ângulo é menor do que aquela para um contorno de grão de alto ângulo. Por que isso acontece? 10 – Explique sucintamente o conceito de regime estacionário.
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LISTADEQUESTESOBS.:ESTALISTASERVECOMOUMGUIAPARAAREALIZAODALTIMAAVALIAO.AS
RESPOSTASPODEMSERENCONTRADASNOLIVRO.TODOSOSEXERCCIOSSODOLIVRO:CALLISTER,WilliamD.CinciaeEngenhariadeMateriais,umaintroduo.7edio1Calculeonmerodelacunaspormetrocbiconoouroa900C.Aenergiaparaaformaode lacunasde0,98eV/tomo.AmassaespecficaeopesoatmicoparaoAuvalem18,63g/cm3(a900C)e196,6g/mol,respectivamente.2Qualacomposio,emporcentagemempeso,deumaligaqueconsisteem5%aCue95%aPt?3Calculeocomprimentodaarestadaclulaunitriaparaumaligacompostapor80%pAg20%pPd.Todoopaldioestemsoluoslida,aestruturacristalinaparaessaligaCFCeamassaespecficadoPdtemperaturaambientede12,02g/cm3.4Umachapadeaoestsobumatemperaturade900Cesobumaatmosferadenitrognioem ambos os lados. Sabese que a difuso ocorre em regime estacionrio. Alm disso, aconcentrao de nitrognio no ao, na superfcie sob alta presso, de 2kg/m3. A queprofundidadedachapa,apartirdesseladodemaiorpresso,aconcentraofinalserde0,5kg/m3?Dados:D=1,2x1010m2/s;J=1,0x107kg/m2s5Determineotempodecarbonetaonecessrioparaatingirumaconcentraodecarbonode 0,30 %p em uma posio a 4 mm da superfcie de uma liga ferrocarbono contendoinicialmente 0,10%p C.A concentrao na superfcie deve sermantida em 0,90%p C e otratamentoconduzidoa1100C.Empregueastabelas5.2edefunoerrodaauladedifuso.6Oscoeficientesdedifusoparaonquelnoferrosodadosparaduastemperaturas:
T(K) D(m2/s)1473 2,2x10151673 4,8x1014
a) DetermineosvaloresdeD0edaenergiadeativaoQd.b) QualamagnitudedeDa1300C?
7Compareosmecanismosatmicosparaasdifuses intersticiaisepor lacunas.Citeduasrazespelasquaisadifusointersticialnormalmentemaisrpidadoqueadifusoporlacunas.8Paraumdadomaterial,vocesperariaqueaenergiadesuperfcie fossemaior, igualoumenorqueaenergiadecontornodegro?Porqu?9Aenergiadecontornodegroparaumcontornodegrodebaixongulomenordoqueaquelaparaumcontornodegrodealtongulo.Porqueissoacontece?10Expliquesucintamenteoconceitoderegimeestacionrio.
