GABARITO DA PROVA DO PROCESSO DE SELEÇÃO PARA O PROGRAMA DE
PÓS-GRADUAÇÃO – 2° SEMESTRE DE 2015
FÍSICA E QUÍMICA DE MATERIAIS
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI
Questão 1 - Resposta: Quando o átomo central de uma molécula tem orbitais d vazios em sua
camada de valência, ele pode acomodar 10, 12 ou até mais elétrons em sua camada de valência.
Outro fator também deve ser levado em consideração, o tamanho do átomo. Pois este deve ser
grande o suficiente para que os átomos se acomodem em torno dele. Além disto, o átomo de
fósforo é um elemento com valência variável, possuindo a capacidade de formar números
diferentes de ligações químicas.
Questão 2a - Resposta: Diagrama A. A energia do orbital molecular ligante é muito menor que
dos orbitais do nucleófilo e do eletrófilo, devido a uma alta interação entre os orbitais.
Questão 2b - Resposta: Diagrama C. Ocorre uma menor interação entre os orbitais. O teor
energético do orbital molecular ligante é semelhante à energia do orbital do nucleófilo. E a
energia do orbital molecular antiligante esta próxima da energia no eletrófilo.
Questão 2c - Resposta: Não. Também importa como os orbitais se sobrepõem. Orbitais p se
sobrepõem melhor de forma frontal (formando uma ligação σ) do que lado a lado (formando
uma ligação π). Outro fator é o tamanho dos orbitais atômicos. Uma melhor interação dos
orbitais ocorre entre orbitais de mesmo tamanho. Um orbital 2p se sobrepõem melhor com outro
orbital 2p do que com um orbital 3p ou 4p. Dois orbitais atômicos também devem ter simetria
adequada para combinar. Assim, um orbital 2px não pode combinar-se com uma orbital 2py ou
2pz uma vez que eles são todos perpendiculares uns aos outros.
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Questão 3a - Resposta: Célula 1 – estrutura cúbica de corpo centrado. Célula 2 – estrutura
cúbica de face centrada.
Questão 3b - Resposta: célula 1 – conta-se 1 para o átomo que está no centro e 1/8 para cada
um dos oito átomos que estão no vértice. Resultando em 1 + (8 x 1/8) = 2, Célula 2 – os oito
átomos dos vértices equivalem a 8 x 1/8 = 1. Os seis átomos no centro das faces contribuem
com 6 x ½ = 3. Sendo o número total de átomos igual a 1 + 3 = 4.
Questão 3c - Resposta: Multiplica-se o número de átomos presentes na célula (4) pela massa
do elemento (26,98). 4 x 26,98 = 107,92 g mol-1. Ou, também pode ser calculada a massa em
gramas de uma única célula,
(4 átomos x 26,98 g mol-1)/6,022x1023 átomos mol-1 = 1,79 x10-22 g (massa de uma célula)
Questão 4 - Resposta: a) Gráfico II, b) Gráfico I, No gráfico I a medida que há a formação dos
produtos observa-se um aumento na energia livre do sistema. Já no Gráfico II observa-se que a
medida que há a formação dos produtos ocorre a diminuição da energia livre do sistema. Tendo
em vista que a variação de energia livre de Gibbs (∆G) é igual a -T∆Stot (em temperatura e
pressão constantes) um aumento da ∆Stot corresponde a uma diminuição da Energia Livre.
Sendo assim em temperatura e pressão constantes, a direção da mudança espontânea é a direção
da diminuição da energia livre.
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Questão 5 - Resposta Na curva tensão – deformação de engenharia a tensão é calculada pela
razão força/área transversal inicial. Entretanto durante o ensaio a área transversal muda em
função da formação de um pescoço. A curva verdadeira considera essa variação da área.
Questão 6 - Resposta O encruamento de um metal pode ser definido como sendo o seu
endurecimento por deformação plástica. Ocorre basicamente porque os metais se deformam
plasticamente por movimento de discordâncias e estas interagem diretamente entre si ou com
outras imperfeições, ou indiretamente com o campo de tensões internas de várias imperfeições e
obstáculos. Estas interações levam a uma redução na mobilidade das discordâncias, o que é
acompanhada pela necessidade de uma tensão maior para provocar maior deformação plástica.
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Questão 7 - Resposta Fluência é a deformação permanente de materiais quando estes são
sujeitos a cargas ou tensões constantes e está em função do tempo. Este tipo de deformação é
observado em todos os tipos de materiais. Os ensaios de fluência não consistem em sujeitar o
provete a cargas e a temperaturas constantes. A deformação é medida e traçada em função do
tempo decorrido até ocorrer a fratura do corpo de prova. A deformação do corpo de prova é
normalmente dividida em três etapas: fluência primária, secundária e terciária. Na primeira é
aplicada a carga e ocorre uma deformação elástica instantânea seguida de uma deformação
plástica gradualmente menor até se tornar constante devido ao encruamento do material. Na
segunda etapa a velocidade de deformação é constante e é a etapa mais longa. Por ultimo, na
terceira o material deforma se muito rapidamente até ocorrer ruptura, este aumento da
velocidade de deformação deve se à diminuição da área da secção útil do corpo de prova que
causa um aumento da tensão aplicada, pois a carga se mantém constante.
Questão 8 – Resposta: Existe usualmente considerável variação e dispersão na resistência à
fratura para muitas amostras de um específico material cerâmico frágil. Este fenômeno pode ser
explicado pela dependência da resistência à fratura em relação à probabilidade da existência de
um defeito que seja capaz de iniciar uma trinca. Esta probabilidade varia de amostra a amostra
do mesmo material e depende da técnica de fabricação e de qualquer subsequente tratamento.
Tamanho ou volume da amostra também influencia a resistência à fratura; quanto maior a
amostra tanto maior esta probabilidade de existência de defeito e tanto menor a resistência à
fratura.
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Questão 9 (a) – Resposta: Como o efeito da introdução da barra de cobre é diminuir a
distância efetiva entre as placas do capacitor de um valor igual à largura da barra, então:
; (b) De acordo com a equação
, a razão entre as energias
armazenadas antes e depois da introdução da barra é:
(c) De acordo com a equação
, a razão entre as energias armazenadas antes e
depois da introdução da barra é:
Questão 10: A energia cinética adquirida durante a aceleração é
,
onde v é a velocidade final do íon. Na região de campo magnético B, (força de Lorentz)
= (força centrípeta) resulta em
. Eliminando v e resolvendo para M resulta
Questão 11 (a): Para um material diamagnético, o momento magnético
tem o sentido
oposto ao do campo magnético . Assim, a orientação do momento magnético na figura
é para a direita, ou seja, o sentido + x; (b) O sentido da corrente convencional i no anel é
o sentido horário (do ponto de vista do imã em forma de barra); (c) Como todo material
diamagnético é repelido da região onde o campo magnético é mais intenso para a região
de campo magnético menos intenso e o módulo de
é proporcional a “densidade” de
linhas de força, o sentido da força magnética exercida sobre o anel é para a direita, ou
seja, o sentido + x.
i
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Questão 12: Como o processo é cíclico a variação da energia interna é nula, logo a
Primeira Lei da Termodinâmica fica,
entre
as
temperaturas
de
400
. Para uma máquina de Carnot operando
K
e
300
K
a
eficiência
é
dada
por:
. Pela Segunda Lei da Termodinâmica, nenhuma máquina real
pode ter uma eficiência maior que a de uma máquina de Carnot operando entre as
mesmas temperaturas.
Para a máquina A, a primeira lei da termodinâmica é violada, pois,
Para a máquina B, a primeira lei da termodinâmica é violada, pois,
lei da termodinâmica é violada, pois,
.
e a segunda
.
Para a máquina C, a segunda lei da termodinâmica é violada, pois,
Para a máquina D, nenhuma das leis é violada.
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