Prova Ciencias dos Materias

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Aluno: LORENA DE OLIVEIRA MARTINS PINTO

Matrícula: 20183301325

Avaliação: A2-

Data: 18 de Junho de 2020 - 08:00 Finalizado

Local: Sala 1 - Sala de Aula / Andar / Polo Macaé / POLO MACAÉ - RJ Acadêmico: EAD-IL30062-20202A Correto

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Incorreto

Anulada

 Discursiva  Objetiva

Total: 6,00/10,00

Código: 35570 - Enunciado: A piezoeletricidade — ou efeito Piezoelétrico — é uma propriedade de alguns materiais que, a partir de uma tensão mecânica, se tornam eletricamente polarizados, o que chamamos de efeito direto; e o contrário também é possível, quando colocados em uma diferença de potencial (DDP), sofrem uma deformação mecânica. Considerando a estrutura cristalina, pode-se inferir que:   a) A piezoeletricidade é uma propriedade que está diretamente ligada à assimetria dos átomos negativos e positivos da estrutura cristalina, gerando uma diferença de potencial. b) A piezoeletricidade é uma alternativa de energia limpa e ambientalmente correta, pois ao aplicarmos uma força em um material piezoelétrico, ele gera uma diferencial de potencial elétrico sem se deformar. c) Materiais piezoelétricos são usados em violões e em outros instrumentos musicais para transformar vibrações mecânicas em sinal elétrico, devido a sua estrutura cristalina simétrica. d) A estrutura cristalina da Perovskita (CaTiO3), que tem propriedades piezoelétricas, possui um átomo de Titânio disposto simetricamente no centro da estrutura e que justifica a piezoeletricidade. e) O efeito piezoelétrico é irreversível aos cristais com essa propriedade quando sujeitos a uma voltagem externa, em virtude da assimetria de cargas dos átomos que compõem a sua estrutura. Alternativa marcada: e) O efeito piezoelétrico é irreversível aos cristais com essa propriedade quando sujeitos a uma voltagem externa, em virtude da assimetria de cargas dos átomos que compõem a sua estrutura. Justificativa: Resposta correta: A piezoeletricidade é uma propriedade que está diretamente ligada à assimetria dos átomos negativos e positivos da estrutura cristalina, gerando uma diferença de potencial. Correta. A assimetria de cargas dos átomos provoca a deformação mecânica por um sinal elétrico e o efeito contrário também. Distratores: A piezoeletricidade é uma alternativa de energia limpa e ambientalmente correta, pois ao aplicarmos uma força em um material piezoelétrico, ele gera uma diferencial de potencial elétrico sem se deformar. Errada. A geração da diferença de potencial ocorre pela pressão e consequente deformação. O efeito piezoelétrico é irreversível aos cristais com essa propriedade quando sujeitos a uma voltagem externa, em virtude da assimetria de cargas dos átomos que compõem a sua estrutura. Errada. O efeito piezoelétrico é reversível, dado que uma corrente elétrica pode provocar deformação na estrutura e o caminho contrário também é possível.Materiais piezoelétricos são usados em violões e em outros instrumentos musicais para transformar vibrações mecânicas em sinal elétrico, devido a sua estrutura cristalina simétrica. Errada. É a assimetria de cargas positivas e negativas que provoca a diferença de potencial elétrico.A estrutura cristalina da Perovskita (CaTiO3), que tem

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propriedades piezoelétricas, possui um átomo de Titânio disposto simetricamente no centro da estrutura e que justifica a piezoeletricidade. Errada. O átomo de Titânio está ligeiramente assimétrico com relação ao restante da estrutura. A assimetria é responsável pela piezoeletricidade. 2 

Código: 35406 - Enunciado: Os materiais sólidos foram agrupados convenientemente em três categorias básicas: metais, cerâmicas e polímeros. Esse esquema está baseado, principalmente, na composição química e na estrutura atômica. Outros materiais, como os compósitos e biomateriais, também recebem uma classificação específica.  Considerando o exposto, pode-se afirmar que: a) Um material identificado com o compósito é composto por pelo menos dois materiais, como os polímeros, os metais e as cerâmicas. Esse material deve ter, necessariamente, propriedades que os materiais, separadamente, têm, além de adquirirem características e propriedades superiores às dos materiais separados. Por isso, esse material apresenta somente um tipo de ligação química. b) Os metais são compostos por um ou mais elementos metálicos (por exemplo, ferro, alumínio, cobre, ouro, níquel etc.) e, com frequência, também por elementos não metálicos (por exemplo, carbono, nitrogênio, oxigênio) em quantidades relativamente pequenas. Os metais se diferenciam das cerâmicas pelas características mecânicas, somente. c) As cerâmicas são compostos formados por elementos metálicos e não metálicos; na maioria das vezes, são óxidos, nitretos e carbetos. Alguns materiais cerâmicos incluem a alumina – Al2O3, a sílica – SiO2   e o carbeto de silício –  SiC. Estão nesse grupo materiais compostos por minerais argilosos, assim como o cimento e o vidro. Esses materiais se diferenciam dos polímeros pelos tipos de ligações químicas, somente.  d) Os biomateriais são empregados em componentes implantados no corpo humano para a substituição de partes doentes ou danificadas. Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo. Metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores podem ser usados como biomateriais, e por isso as ligações químicas são diversas. e) Os polímeros incluem os familiares materiais plásticos e de borracha. Muitos deles são compostos orgânicos que têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio e em outros elementos não metálicos (por exemplo, O, N e Si). Os polímeros se diferenciam dos metais nas propriedades físicas, mas têm as mesmas ligações químicas. Alternativa marcada: d) Os biomateriais são empregados em componentes implantados no corpo humano para a substituição de partes doentes ou danificadas. Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo. Metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores podem ser usados como biomateriais, e por isso as ligações químicas são diversas. Justificativa: Resposta correta: Os biomateriais são empregados em componentes implantados no corpo humano para a substituição de partes doentes ou danificadas. Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo. Metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores podem ser usados como biomateriais, e por isso as ligações químicas são diversas.Por se tratar de um material composto por pelo menos outros dois cujas ligações são bem definidas, o produto guarda características híbridas dos materiais que o formam, inclusive as ligações químicas.

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Distratores: Os metais são compostos por um ou mais elementos metálicos (por exemplo, ferro, alumínio, cobre, ouro, níquel etc.) e, com frequência, também por elementos não metálicos (por exemplo, carbono, nitrogênio, oxigênio) em quantidades relativamente pequenas. Os metais se diferenciam das cerâmicas pelas características mecânicas, somente.  Errada, pois os metais também se diferenciam das cerâmicas pelas ligações químicas. Os metais têm ligação metálica, ao passo que as cerâmicas têm ligações iônicas e covalentes. As cerâmicas são compostos formados por elementos metálicos e não metálicos; na maioria das vezes, são óxidos, nitretos e carbetos. Alguns materiais cerâmicos incluem a alumina – Al2O3, a sílica – SiO2   e o carbeto de silício –  SiC. Estão nesse grupo materiais compostos por minerais argilosos, assim como o cimento e o vidro. Esses materiais se diferenciam dos polímeros pelos tipos de ligações químicas, somente.  Errada, pois as cerâmicas apresentam ligações iônicas e covalentes, ao passo que os polímeros apresentam ligações covalentes de hidrogênio.Os polímeros incluem os familiares materiais plásticos e de borracha. Muitos deles são compostos orgânicos que têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio e em outros elementos não metálicos (por exemplo, O, N e Si). Os polímeros se diferenciam dos metais nas propriedades físicas, mas têm as mesmas ligações químicas. Errada, pois, como o material tem propriedades físicas distintas, apresenta ligações diferentes. Os polímeros têm ligações covalentes e de hidrogênio, ao passo que os metais fazem ligações metálicas.Um material identificado com o compósito é composto por pelo menos dois materiais, como os polímeros, os metais e as cerâmicas. Esse material deve ter, necessariamente, propriedades que os materiais, separadamente, têm, além de adquirirem características e propriedades superiores às dos materiais separados. Por isso, esse material apresenta somente um tipo de ligação química.  Errada, pois,  por se tratar de um material composto por pelo menos outros dois cujas ligações são bem definidas, o produto guarda características híbridas dos materiais que o formam, inclusive as ligações químicas. 3 

Código: 35254 - Enunciado: Os materiais cerâmicos são amplamente utilizados hoje em dia, seja em alta tecnologia ou no chão das casas, ou seja, a diversidade dessas matérias é enorme, sendo as mais variadas possíveis. Neste contexto, leia as afirmações a seguir sobre as funções das cerâmicas e as suas aplicações.  I. Funções Biomédicas – Próteses ortopédicas.II. Condutividade – Fibra ótica.III. Funções Magnéticas – Indutores e Ímãs.IV. Semicondutor – Material Isolante. Está correto apenas o que se afirma em:  a)  I, II e III estão corretas. b) I, II, III e IV estão corretas. c) I, II e IV estão corretas. d) I e III estão corretas. e) I e II estão corretas. Alternativa marcada: c) I, II e IV estão corretas. Justificativa: Resposta correta: I, II e III estão corretas.I. Funções Biomédicas – Próteses ortopédicas. Correta. Os materiais cerâmicos têm propriedades mecânicas e biológicas ideais para uma prótese.  II. Condutividade – Fibra ótica. Correta. A Fibra Ótica tem a capacidade de condução de impulsos codificados. III. Funções Magnéticas – Indutores e Ímãs. Correta. Ímãs são materiais que produzem um campo magnético e os indutores são materiais imantados após serem colocados perto de um ímã já existente.  Distrator:IV. Semicondutor – Material Isolante. Incorreta. Os materiais semicondutores

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são sólidos cuja condução é de ordem intermediária entre os condutores e isolantes, portanto não podem ser isolantes. 4 

Código: 35253 - Enunciado: "Defeitos na estrutura cristalina são imperfeições ou 'erros' no arranjo periódico dos átomos em um cristal. Podem envolver irregularidades na posição dos átomos ou em sua natureza. O tipo e a quantidade de defeitos dependem do material, do meio ambiente e das circunstâncias sob as quais o material é processado."  (Fonte: PADILHA, F. A. Materiais de engenharia microestrutura e propriedades. Portugal: Humus, 2000. ) Com base no exposto, marque a alternativa que apresenta corretamente um exemplo de defeito linear ou de dimensão um.

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a) Impureza substitucional. b) Lacuna. c) Impureza intersticial.  d)  Discordância. e) Contornos de grão. Alternativa marcada: d)  Discordância. Justificativa: Resposta correta: Discordância. Trata-se de um defeito linear ou de dimensão um.  Distratores: Lacuna. Errada, pois trata-se de um defeito puntiforme (associado com uma ou duas posições atômicas).Impureza intersticial. Errada, pois trata-se de um defeito em que um átomo é encontrado em um ponto do reticulado cristalino.Impureza substitucional. Errada, pois trata-se de um defeito em que os átomos de soluto substituem uma parte dos átomos de solvente no reticulado.Contornos de grão. Errada, pois trata-se de contornos entre dois cristais sólidos da mesma fase.

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Código: 35309 - Enunciado: A palavra "polímero" vem do grego polumere, que significa “ter muitas partes”. Polímeros são macromoléculas formadas por monômeros, unidades estruturais menores que se ligam quimicamente a outras, formando um material com elevada massa molar, ou seja, são estruturas que apresentam pequenas unidades que, ao se repetirem, formam uma molécula muito grande.  Diante disso, marque a alternativa que apresenta corretamente o tipo do polímero com a sua respectiva aplicação.  a) Polímeros ramificados surgem de cadeias laterais, ou ramos, ligados à cadeia principal, que dificultam uma melhor acomodação. Como o empacotamento entre as cadeias poliméricas é menor, a distância entre elas será maior, influenciando diretamente nas propriedades físicas do material. Um exemplo desse polímero é o polietileno de baixa densidade. b) Polímeros de condensação são sintetizados pela reação de adição de monômeros de diferente natureza química, por meio de uma reação de adição e cuja evaporação (ao longo de horas após a reação) compromete a estabilidade dimensional do polímero formado. Nessa reação, ocorre a eliminação de uma molécula pequena, geralmente a água. Um exemplo desse polímero é o Teflon.  

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c) Polímeros lineares possuem um encadeamento ramificado dos monômeros, sendo mínima a existência de ramificações. Neste tipo de polímero, não existem ligações primárias entre cadeias vizinhas e a interação se dá somente através de ligações secundárias (pontes de hidrogênio ou Van der Waals). Como exemplo, tem-se o polietileno de alta densidade.  d) Polímeros termoplásticos são fusíveis gerando uma massa fluida de elevada viscosidade, não sendo possível moldá-los ou reprocessá-los por diferentes tratamentos térmicos sem que percam muitas propriedades, e podem ser solubilizados em solventes adequados à sua estrutura. Um exemplo desse polímero é o polipropileno. e) Polímeros de adição podem ser formados a partir de um único monômero, formando um homopolímero, ou mais de um, formando um copolímero, ambos por meio de uma reação de condensação, da soma de unidades sucessivas de monômeros e, como consequência, formando a estrutura total do polímero. Um exemplo desse polímero é o PVC.  Alternativa marcada: a) Polímeros ramificados surgem de cadeias laterais, ou ramos, ligados à cadeia principal, que dificultam uma melhor acomodação. Como o empacotamento entre as cadeias poliméricas é menor, a distância entre elas será maior, influenciando diretamente nas propriedades físicas do material. Um exemplo desse polímero é o polietileno de baixa densidade. Justificativa: Resposta correta:Polímeros ramificados surgem de cadeias laterais, ou ramos, ligados à cadeia principal, que dificultam uma melhor acomodação. Como o empacotamento entre as cadeias poliméricas é menor, a distância entre elas será maior, influenciando diretamente nas propriedades físicas do material. Um exemplo desse polímero é o polietileno de baixa densidade. Correta. Como a distância entre as cadeias é relativamente longa em comparação aos polímeros de cadeia não ramificada, esses materiais possuem densidade menor. Ou seja, devido à interação com área menor, a consequência é que há mais espaços vazios na estrutura tridimensional do polímero.  Distratores: Polímeros de adição podem ser formados a partir de um único monômero, formando um homopolímero, ou mais de um, formando um copolímero, ambos por meio de uma reação de condensação, da soma de unidades sucessivas de monômeros e, como consequência, formando a estrutura total do polímero. Um exemplo desse polímero é o PVC. Errada. Os polímeros de adição são formados por uma reação de adição e não de condensação. Polímeros de condensação são sintetizados pela reação de adição de monômeros de diferente natureza química, por meio de uma reação de adição e cuja evaporação (ao longo de horas após a reação) compromete a estabilidade dimensional do polímero formado. Nessa reação, ocorre a eliminação de uma molécula pequena, geralmente a água. Um exemplo desse polímero é o Teflon. Errada. Os polímeros de condensação são sintetizados por meio de uma reação de condensação e não de adição. Polímeros lineares possuem um encadeamento ramificado dos monômeros, sendo mínima a existência de ramificações. Neste tipo de polímero, não existem ligações primárias entre cadeias vizinhas e a interação se dá somente através de ligações secundárias (pontes de hidrogênio ou Van der Waals). Como exemplo, tem-se o polietileno de alta densidade. Errada. Os polímeros lineares possuem um encadeamento linear e não ramificado. Polímeros termoplásticos são fusíveis gerando uma massa fluida de elevada viscosidade, não sendo possível moldálos ou reprocessá-los por diferentes tratamentos térmicos sem que percam muitas propriedades, e podem ser solubilizados em solventes adequados à sua estrutura. Um

exemplo desse polímero é o polipropileno. Errada. Os polímeros termoplásticos podem ser moldados ou reprocessados, por isso a nomenclatura de termoplástico. 6 

Código: 35307 - Enunciado: As bebidas gaseificadas podem ser comercializadas em latas de alumínio (metal), garrafas de vidro (cerâmico) e de plástico (polímero). Se você tem a sensação de que seu refrigerante favorito é melhor na garrafa de vidro do que na de plástico, fique tranquilo, pois não é frescura, mas um palpite cientificamente correto, porque:  I – O vidro é um material impermeável e de grande inércia química, ou seja, demora anos para interagir quimicamente com o conteúdo.II - A não condutibilidade térmica do material cerâmico conserva valores importantes da qualidade sensorial.III – O vidro é translúcido e por isso não é recomendável para acondicionar materiais que sejam sensíveis a radiação UV.  Está correto apenas o que se afirma em:

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a) I. b) I e II.  c) I e III. d) I, II e III. e) II e III. Alternativa marcada: c) I e III. Justificativa: Resposta correta: I e III.I está correta, pois o vidro não apresenta alta reatividade à maioria dos compostos químicos e, além isso, é um material que não permite a passagem de água e demais solventes.II está incorreta, pois os materiais cerâmicos são condutores térmicos. Por isso, esse material é usado em altos fornos da indústria siderúrgica e em refratários de louças domésticas. III está correta, pois, por serem translúcidos, permitem a passagem de luz UV, que pode degradar materiais sensíveis a este catalisador, tais como, reagentes químicos e alimentos.

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Código: 35409 - Enunciado: "Segundo o DNPM, o titânio (Ti) é o nono elemento mais abundante da terra. É um elemento litófilo e tem uma forte afinidade por oxigênio, o que faz com que a maior parte do titânio na litosfera esteja na forma de óxido. As crostas oceânicas e continentais contêm em torno de 8.100 ppm e 5.300 ppm de titânio, respectivamente. O titânio é um metal de brilho prateado, mais leve do que o ferro, quase tão forte quanto o aço, e quase tão resistente à corrosão como a platina. No campo industrial o titânio é usado principalmente sob forma de óxido, cloreto e metal."  (Fonte: Disponível em: http://www.dnpm.gov.br/dnpm/paginas/balancomineral/arquivos/balanco-mineral-brasileiro-2001-titanio. Acesso em: 5 maio 2019.)Considerando as características do titânio, pode-se afirmar que: a) As ligas de titânio apresentam módulos de elasticidade maiores que os das ligas de alumínio e de magnésio e maiores do que os dos aços.  b) A tenacidade ao impacto das ligas de titânio pode ser considerada boa, com uma resistência à fadiga muito boa. c) São necessárias altas concentração de vanádio e molibdênio para aumentar a tenacidade, a resistência a fluência e a soldabilidade. d) Ligas de titânio que apresentam alumínio como maior elemento de liga apresentam boa tenacidade, porém resistência baixa à alta temperatura. e) Diminuindo o teor de alumínio e adicionando estanho e zircônio mantém-se a resistência do material.

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Alternativa marcada: b) A tenacidade ao impacto das ligas de titânio pode ser considerada boa, com uma resistência à fadiga muito boa. Justificativa: Resposta correta: A tenacidade ao impacto das ligas de titânio pode ser considerada boa, com uma resistência à fadiga muito boa.A tenacidade ao impacto das ligas de titânio pode ser considerada boa, com uma resistência à fadiga muito boa devido à adição dos elementos de liga. Distratores: Ligas de titânio que apresentam alumínio como maior elemento de liga apresentam boa tenacidade, porém resistência baixa à alta temperatura. Errada, pois a resistência à temperatura é moderada.Diminuindo o teor de alumínio e adicionando estanho e zircônio mantém-se a resistência do material. Errada, pois deve-se aumentar, e não diminuir o teor de alumínio.São necessárias altas concentração de vanádio e molibdênio para aumentar a tenacidade, a resistência a fluência e a soldabilidade. Errada, pois pequenas quantidades de vanádio e molibdênio são necessárias para produzir essas características.As ligas de titânio apresentam módulos de elasticidade maiores que os das ligas de alumínio e de magnésio e maiores do que os dos aços.  Errada. As ligas de titânio apresentam módulos de elasticidade maiores do que as de alumínio e magnésio e menores do que os dos aços. 8 

Código: 35411 - Enunciado: O sistema isomorfo binário — também conhecido como ligas isomorfas — é o mais simples dos sistemas, normalmente com dois componentes. O diagrama indica quais fases estão presentes em qualquer temperatura e composição. Isso quer dizer que uma liga metálica é um sistema heterogêneo, já que depende amplamente destas duas variáveis.Considerando as características do diagrama de fases de ligas isomorfas, pode-se afirmar que: a) São sistemas de solubilidade parcial entre os componentes químicos A e B e B e A, onde assume-se que a taxa de resfriamento é pequena para permitir o equilíbrio térmico da liga.  b) Um diagrama de fases cuja solução é isomorfa de dois componentes A e B, admite-se que o componente A é insolúvel em B  e o componente B é insolúvel em A. c) A definição de isomorfo nos processos de transformações de fases surge em virtude de os componentes apresentarem solubilidade parcial tanto no estado líquido como no estado sólido.  d) Para um sistema binário com composição e temperatura conhecidos, três tipos de informações estão disponíveis: as fases que estão presentes, as composições dessas fases e as frações das fases. e) Se as linhas solidus e liquidus coincidissem, não haveria uma alteração das fases, considerando o sistema em equilíbrio.  Alternativa marcada: b) Um diagrama de fases cuja solução é isomorfa de dois componentes A e B, admitese que o componente A é insolúvel em B  e o componente B é insolúvel em A. Justificativa: Resposta correta: Para um sistema binário com composição e temperatura conhecidos, três tipos de informações estão disponíveis: as fases que estão presentes, as composições dessas fases e as frações das fases.As fases, composições e frações das fases são essenciais para quantificar as composições e quantidades relativas das fases e componentes.  Distratores: A definição de isomorfo nos processos de transformações de fases surge em virtude de os componentes apresentarem solubilidade parcial tanto no estado líquido como no estado sólido. Errada, pois a definição de isomorfo surge em virtude

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de os componentes apresentarem solubilidade total e não parcial.São sistemas de solubilidade parcial entre os componentes químicos A e B e B e A, onde assume-se que a taxa de resfriamento é pequena para permitir o equilíbrio térmico da liga. Errada, pois são sistemas de solubilidade total entre os componentes químicos A e B e B e A.Um diagrama de fases cuja solução é isomorfa de dois componentes A e B, admite-se que o componente A é insolúvel em B  e o componente B é insolúvel em A. Errada, pois, em um diagrama de fases cuja solução é isomorfa de dois componentes A e B, admitese que o componente A é solúvel em B.Se as linhas solidus e liquidus coincidissem, não haveria uma alteração das fases, considerando o sistema em equilíbrio.  Errada, pois se as linhas solidus e liquidus coincidissem, uma alteração da temperatura de uma mistura de duas fases alteraria o número de fases em equilíbrio de dois para um.