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

1a parte

1) A força de atração entre os íons Cálcio (Ca2+) e Oxigênio (O2-), cuja distância entre os centros é de 1,0 nm é de: a) 2,3x10-28N

b) 9,2x10-28N

c) 4,6x10-28N

d) 1,2x10-28N

e) 1,8x10-27N

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 (Al2O3) 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 O2- no óxido de cromo (Cr2O3) é 4x10-15 cm2/s na temperatura de 1.150 oC e 6x10-11 cm2/s a 1.715 oC. A energia de ativação e a constante pré-exponencial D0 são, respectivamente: a) 279,1 kJ/mol e 0,019 cm2/s b) 400,3kJ/mol e 1,98 cm2/s c) 95,70 kJ/mol) e 1,98 cm2/s d) 279,1 kJ/mol e 7,04x10-5 cm2/s e) 400,3kJ/mol e 6069 cm2/s

5) Um aço-ferramenta que contém 1,2% em carbono, C, foi mantido a 1.150 oC 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: D0= 0,23 cm2/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 , 1 11 e 1 21

b) 0 01 , 1 11 e 1 21

c) 0 01 , 1 11 e 1 11

d) 0 01 , 1 11 e 1 11

e) 1 00 , 1 11 e 1 11

7) O número de vacâncias de O2- em um mol de CeO1,95 é: a) 1,20x1023 b) 9,03 x1022 c) 6,02x1022 d) 1,50 x1022 e) 3,01x1022

8) Os índices dos planos indicados abaixo de uma célula hexagonal são, respectivamente:

a) 1010 , 0 1 10 e 0101

b) 100 1 , 0 1 11 e 1001

c) 10 10 , 1 1 10 e 0011

d) 100 1 , 1 1 10 e 0001

e) 100 1 , 1 1 10 e 0001

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)

111 38,82

200 44,12

220 65,94

10) Dados os raios (r Mg2+ = 0,078nm; r O2- = 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/nm2 b) 7,04 íon /nm2 c) 13,1 íon /nm2 d) 14,1 íon /nm2 e) 26,2 íon /nm2

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.

2) Para o par iônico sódio, Na+, e cloro, Cl-, as energias atrativas (EA) e repulsivas (ER) dependem da distância entre íons (r) de acordo com as seguintes equações, sendo que a energia resultante é EN, dado pela soma das duas expressões [energia em (eV), e r em (nm)]:

r

1,436 AE ;

8

-67,32x10

rER

Calcule a energia e a distância de equilíbrio.

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 1.000 oC 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 cobre-liga. 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 m2/s e 236 kJ/mol, respectivamente?

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/m3, e do outro lado da chapa está a 744 mol/m3, calcule a massa de hidrogênio purificado por hora se o coeficiente de difusão do hidrogênio no paládio é 1,7x10-8 m2/s a 600oC.

5) O berílio possui uma estrutura cristalina hexagonal, compacta, com a0=0,22858 nm e c0=0,35842 nm. Se a massa atômica do berílio é de 9,01g/mol, determine a densidade.

Constantes, fatores de conversão etc:

R=0,082054 L atm K-1mol-1, 1,987 cal/mol-grau ou 8,31441 J mol-1K-1

0=8,85x10-12F/m; e=1,602x10-19C;

Número de Avogadro A=6,023x1023

Massa molar: H=1,008g/mol; Al=26,98 g/mol; Mg=24,31 g/mol;

O=16,00 g/mol

Equações:

D=D0exp(-Qd/RT)

Dt

xerf

CC

CC

s

x

21

0

0

x

CDJ

eZeZF 21

04

1

Valores para a função de erro