Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais 1º semestre de Informações e instruções para a resolução da prova

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1 Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais 1º semestre de 2013 Informações e instruções para a resolução da prova 1. A prova deve ser realizada sem consulta; 2. A duração da prova é de 3 (três) horas; 3. É permitido o uso de calculadora; 4. Não é permitida a utilização de telefone celular como calculadora. Os telefones celulares devem estar desligados e dentro de bolsas ou mochilas; 5. A prova deverá ser feita inteiramente neste caderno. Não será permitido o uso de folhas extras, nem destacar as folhas deste caderno; 6. Após o início da prova, é proibida a saída da sala, ao menos que a prova seja entregue e dada por terminada. Portanto, não será permitido fumar ou atender celular; 7. Atenção: conferir nome e o número de inscrição no alto desta página. Na primeira página interna, deve constar somente o número de inscrição; 8. A primeira parte da prova é constituída de 10 (dez) questões objetivas e é obrigatória e eliminatória. A segunda parte da prova é classificatória, e deverá ser preenchida apenas pelos discentes interessados em constar na lista de espera para bolsas do Programa; 9. Os alunos regulares que realizarão a prova para fins de reclassificação, deverão resolver ambas as partes da prova; 10. Esta folha será destacada e mantida separadamente das demais folhas desta prova. A correção da prova será realizada apenas pelo número de inscrição do candidato. Assinatura do candidato

2 1 a parte 1) A força de atração entre os íons Cálcio (Ca 2+ ) e Oxigênio (O 2- ), cuja distância entre os centros é de 1,0 nm é de: a) 2,3x10-28 N b) 9,2x10-28 N c) 4,6x10-28 N d) 1,2x10-28 N e) 1,8x10-27 N 2) O metal Ferro (Fe), na fase, tem estrutura cúbica de corpo centrado (ccc). A fração do volume da célula ocupada pelo metal é: a) 0,98 b) 0,77 c) 0,68 d) 0,50 e) 0,34 3) Uma maneira de determinar o defeito estrutural é realizar uma medida cuidadosa de densidade. Qual seria a mudança percentual na densidade para uma solução de 6,5% de Óxido de Alumínio (Al 2 O 3 ) no Óxido de Magnésio (MgO) em comparação com o MgO puro? (Use a figura abaixo. Considere que não há mudança no parâmetro de rede) a) 1,07% b) 1,61% c) 2,14% d) 2,71% e) 3,14% 4) O coeficiente de difusão do O 2- no óxido de cromo (Cr 2 O 3 ) é 4x10-15 cm 2 /s na temperatura de o C e 6x10-11 cm 2 /s a o C. A energia de ativação e a constante pré-exponencial D 0 são, respectivamente: a) 279,1 kj/mol e 0,019 cm 2 /s b) 400,3kJ/mol e 1,98 cm 2 /s c) 95,70 kj/mol) e 1,98 cm 2 /s d) 279,1 kj/mol e 7,04x10-5 cm 2 /s e) 400,3kJ/mol e 6069 cm 2 /s

3 5) Um aço-ferramenta que contém 1,2% em carbono, C, foi mantido a o C durante 48h em atmosfera rica em oxigênio. O teor de C na superfície era zero, contudo, até que profundidade do aço a quantidade de C cai a um valor inferior a 0,20%? (Dados: D 0 = 0,23 cm 2 /s; energia de ativação 32,9 kcal/mol) a) 0,116 cm b) 0,177 cm c) 0,191 cm d) 0,210 cm e) 0,230 cm 6) Os índices de Miller dos planos representados na figura abaixo são, respectivamente: a) 0 01, 11 1 e , 11 1 e , 11 1 e , 11 1 e , b) 0 c) 0 d) 0 e) 1 11 e 7) O número de vacâncias de O 2- em um mol de CeO 1,95 é: a) 1,20x10 23 b) 9,03 x10 22 c) 6,02x10 22 d) 1,50 x10 22 e) 3,01x ) Os índices dos planos indicados abaixo de uma célula hexagonal são, respectivamente: a) 10 10, 10, 10 0, b) 1010 c) 101 d) 1 010, e) 1 010, 10 e e e e e 0001

4 9) Os picos de difração identificados na figura abaixo são de um metal cfc (h, k e l não mistos). Sendo o comprimento de onda da radiação utilizada para difração do K do Cu = 0,1542 nm, e utilizando a tabela abaixo, o parâmetro de rede a é igual a: a) 0,24 nm b) 0,41 nm c) 0,81 nm d) 0,14 nm e) 0,21 nm Plano 2 θ (Graus) , , ,94 10) Dados os raios (r Mg2+ = 0,078nm; r O 2- = 0,132nm) e que o óxido de magnésio, MgO, tem estrutura cúbica simples, a densidade planar dos íons na direção [111] do MgO seria: a) 3,52 íon/nm 2 b) 7,04 íon /nm 2 c) 13,1 íon /nm 2 d) 14,1 íon /nm 2 e) 26,2 íon /nm 2

5 2ª parte 1) O metal Ferro, Fe, na fase tem estrutura cúbica de face centrada (cfc). Calcule o volume da célula não ocupada pelo metal.

6 2) Para o par iônico sódio, Na +, e cloro, Cl -, as energias atrativas (E A ) e repulsivas (E R ) dependem da distância entre íons (r) de acordo com as seguintes equações, sendo que a energia resultante é E N, dado pela soma das duas expressões [energia em (ev), e r em (nm)]: -6 1,436 7,32x10 E A ; E R 8 r r Calcule a energia e a distância de equilíbrio.

7 3) Uma placa de cobre puro foi justaposto a uma de liga de cobre e níquel para difusão de componente(s). Ao aquecer o par a o C por 45 dias, a concentração do níquel em cobre foi de 12,7% em massa a uma posição de 0,60 mm a partir da interface cobreliga. Qual era a composição da liga se os valores da constante pré-exponencial e energia de ativação da difusão de Ni em cobre eram 2,7x10-4 m 2 /s e 236 kj/mol, respectivamente?

8 4) Uma chapa quadrada de paládio de 3,0 mm de espessura e 50 cm de lado foi usada como uma membrana de difusão em estado estacionário para purificar hidrogênio. Se a concentração do hidrogênio na mistura de gases era de 124 mol/m 3, e do outro lado da chapa está a 744 mol/m 3, calcule a massa de hidrogênio purificado por hora se o coeficiente de difusão do hidrogênio no paládio é 1,7x10-8 m 2 /s a 600 o C.

9 5) O berílio possui uma estrutura cristalina hexagonal, compacta, com a 0 =0,22858 nm e c 0 =0,35842 nm. Se a massa atômica do berílio é de 9,01g/mol, determine a densidade.

10 Constantes, fatores de conversão etc: R=0, L atm K -1 mol -1, 1,987 cal/mol-grau ou 8,31441 J mol -1 K -1 0 =8,85x10-12 F/m; e=1,602x10-19 C; Número de Avogadro A=6,023x10 23 Massa molar: H=1,008g/mol; Al=26,98 g/mol; Mg=24,31 g/mol; O=16,00 g/mol Equações: D=D 0 exp(-q d /RT) Cx C0 C C s 0 1 erf 2 x Dt J C D x 1 Z ez e F

11 Valores para a função de erro

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