PROCESSO DE SELEÇÃO PARA O PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO FÍSICA E QUÍMICA DE MATERIAIS 2 SEMESTRE DE 2016 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI

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1 PROCESSO DE SELEÇÃO PARA O PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO FÍSICA E QUÍMICA DE MATERIAIS 2 SEMESTRE DE 2016 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: FÍSICA E QUÍMICA DE MATERIAIS NÍVEL: MESTRADO E DOUTORADO PROVA ESCRITA DE CONTEÚDO ESPECÍFICO NÚMERO DE INSCRIÇÃO: Instruções O candidato será identificado pelo seu número de inscrição, preenchendo o campo acima. Nesta prova são apresentadas doze (12) questões. O candidato deverá responder apenas seis (06) questões. A prova é individual e sem consulta, com duração de três (03) horas. Durante a realização da prova escrita é permitido o uso de calculadora, bem como consulta à tabela periódica fornecida na própria prova.

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3 Questão 1: Por meio do comportamento mecânico apresentado pelo corpo de prova de alumínio 2024-T81 apresentado na figura abaixo, determine: (a) o módulo de elasticidade E. (b) a tensão no limite de escoamento LE. (c) a tensão máxima LRT. (d) o alongamento percentual na fratura. Questão 2: Uma barra com diâmetro de 10mm de aço carbono 1040 (E = 200GPa, LE = 600MPa, LRT = 750MPa e alongamento percentual na fratura de 17, está sujeita a uma tração de 50000N, levando a além de seu limite de escoamento. Calcule: (a) a tensão de engenharia. (b) a recuperação elástica que ocorreria na remoção da carga de tração. E = módulo de elasticidade LE = tensão no limite de escoamento LRT = tensão máxima

4 Questão 3: Uma vara de 10mm de diâmetro de liga de alumínio 3003-H14 é sujeita a uma carga de tração de 6kN, calcule: (a) a tensão de engenharia e verifique qual regime se encontra. (b) a deformação a tração. (c) a deformação para o diâmetro. (d) o diâmetro resultante da vara. Considerando esta vara sob esforços compressivos de 6kN, calcule: (e) a deformação para o diâmetro. (f) o diâmetro resultante da vara. (dados: E= 70GPa, LE = 145MPa, LRT = 150MPa, CP=0,33). E = módulo de elasticidade LE = tensão no limite de escoamento LRT = tensão máxima CP=coeficiente de Poisson Questão 4: Defina o que é dureza (a) e para que ela serve (b); cite e comente os principais ensaios de dureza e suas geometrias de indentador (c). Faça um esboço da forma da indentação e descreva a fórmula para o cálculo de apenas um dos ensaios de dureza (d).

5 Questão 5: Considere a densidade de carga elétrica num núcleo atômico uniformemente distribuída. Para um elétron de carga e e um núcleo de número atômico Z, obtenha a equação, explicitamente em termos de Z e e para o módulo da força eletrostática que seria exercida no elétron pelo núcleo, se o elétron fosse encontrado (a) dentro e (b) fora do núcleo, a uma distância r qualquer do centro do núcleo. Questão 6: Uma molécula de vapor d'água tem um momento de dipolo elétrico p = 6,2 x C.m. Suponha o vapor d'água mantido entre as placas paralelas de um capacitor, separadas pela distância de 28 cm e com uma diferença de potencial de 4200 V (despreze os efeitos de borda). Se o momento de dipolo elétrico de uma molécula de vapor d'água aponta inicialmente no sentido oposto ao campo elétrico entre as placas, calcule o módulo do trabalho realizado pelo campo elétrico para girar a molécula até alinhá-la com o campo. Questão 7: Uma tira de cobre de 150 m de espessura é colocada em um campo magnético B = 0,65 T perpendicular ao plano da tira, e uma corrente de 23 A é aplicada à tira. Qual a diferença de potencial Hall que surge ao longo da espessura da tira se existe um portador de carga por átomo? Dica: Densidade de portadores de carga para o cobre é 8,49 x elétrons/m 3. Questão 8: Uma bobina retangular de 250 voltas com um comprimento de 2,10 cm e uma largura de 1,25 cm conduz uma corrente de 85 A. Suponha a bobina mantida no interior de um solenoide de raio 28 cm e comprimento de 1 m (despreze os efeitos de borda) conduzindo uma corrente tal que produz um campo magnético de intensidade 0,85 T no interior do solenoide. Se o momento magnético da espira aponta inicialmente no sentido oposto ao campo magnético do solenoide, calcule o módulo do trabalho realizado pelo campo magnético do solenoide para girar a espira até alinhá-la com o campo.

6 Questão 9: Sobre as propriedades dos sólidos, responda: (a) (b) (c) O Ferro metálico forma uma rede cristalina com célula unitária do tipo mostrado ao lado. Qual o nome deste tipo de célula? Quantos átomos pertencem a cada célula? Explique. Se a aresta do cubo fosse 2,87 x m, qual a densidade do ferro em g/ml? (Massa molar = 55,85 g/mol) Questão 10: Com relação a formação de compostos iônicos, responda: (a) O que é energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade de um átomo? (b) Considerando que a energia de ionização do Na e a afinidade eletrônica do Cl sejam 494 e 349 kj/mol, respectivamente, determine a entalpia do processo: Na(g) + Cl(g) Na + (g) + Cl (g) (c) Explique por que a energia de rede dos sólidos NaCl, NaF e MgO segue a ordem abaixo? NaCl < NaF < MgO

7 Questão 11: A figura abaixo mostra um diagrama de fases de uma substância pura. Com base neste diagrama e seus conhecimentos, responda: (a) Qual a temperatura normal de ebulição, o ponto triplo e o ponto crítico? (b) O que é pressão de vapor de um líquido e qual sua relação com o ponto de ebulição? (c) Coloque os compostos abaixo em ordem crescente do ponto de ebulição? (d) Qual(is) tipo(s) de interação intermolecular está(ão) presente(s) no composto com menor ponto de ebulição (e) Qual(is) tipo(s) de interação intermolecular está(ão) presente(s) no composto com maior ponto de ebulição

8 Questão 12: Considere a molécula de CN, que possui o seguinte diagrama de orbitais moleculares, determinado por cálculos de estrutura eletrônica: (a) Preencha corretamente os orbitais moleculares. (b) Qual a ordem de ligação? (c) Qual a estrutura de Lewis para esta molécula? (d) Se a transição eletrônica 2p 2p * envolve uma energia de 145 kcal/mol, qual o comprimento de onda da radiação envolvida nesta transição? (e) Qual a ordem de ligação do estado eletrônico excitado formado na transição descrita no ítem d?

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