Exercícios de Mobilidade atômica - Lista de Exercícios Resolvida

Determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de carbono de 0,45%p a 2mm da superfície de uma liga ferro-carbono contendo inicialmente 0,2%pC. A concentração deve ser mantida em 1,3%pC e o tratamento deve ser conduzido a 1000°C. Considere os dados de difusão para Fe y na tabela 5.2.

Uma solução contendo uma mistura gasosa e vapor d’água é pressurizada contra uma placa de alumínio de 4mm de espessura e área de a . O coeficiente de difusão é de e a concentração do lado da placa de alta e baixa pressão é de e . A difusão acontece em estado estacionário, calcule o fluxo de difusão em .

Considere um par de difusão composto por dois sólidos semi-infinitos do mesmo metal e que cada lado do par de difusão possui uma concentração diferente do mesmo elemento de impureza; além disso, considere que cada nível de impureza seja constante em todo o seu lado do par de difusão. Para essa situação, a solução para a segunda lei de Fick (assumindo que o coeficiente de difusão para a impureza seja independente da concentração) é a seguinte:

Nessa expressão, quando a posição é tomada como interface inicial do par de difusão, então é a concentração de impurezas para ; de maneira análoga, é o teor de impurezas para .

É formado um par de difusão composto por duas ligas prata-ouro é formado; essas ligas possuem composições de e . Determine o tempo em que este par de difusão deve ser aquecido a para que a composição seja de na posição a no interior no lado do par de difusão contendo . Os valores para a constante pré-exponencial e para a energia de ativação para a difusão do na são de e , respectivamente.

Avalie a Lei de Fick para a difusão molecular de um componente numa mistura binaria e assinale a alternativa correta:

1. A Lei de Fick institui que a densidade de fluxo de massa por difusão molecular é inteiramente proporcional ao gradiente de concentração do componente
2. A Lei de Fick institui que a densidade de fluxo de massa por difusão molecular não depende do gradiente de concentração do componente
3. A Lei de Fick estabelece que a densidade de fluxo de massa por difusão molecular de um componente é inversamente proporcional ao gradiente de concentração do componente

Classifique em ordem decrescente as magnitudes dos coeficientes de difusão para os seguintes sistemas:

1. N no Fe a 700°C
2. Cr no Fe a 700°C
3. N no Fe a 900°C

Temos:

1. A,b,c
2. C,b,a
3. C,a,b

Os mecanismos para que ocorra a movimentação atômica dependem:

1. Tamanho dos átomos
2. Defeitos nos cristais
3. Tipo de ligações

Determine:

1. Apenas A
2. A, B
3. A, B, C
4. Nenhuma das alternativas

Sobre a 1° lei de Fick determine a opção correta:

1. Pode ser definida como a passagem de moléculas em conjunto através de um fluido por meio de um deslocamento em conjunto e desordenado das mesmas por um fluxo.
2. Pode ser definida como a transferência de moléculas individuais através de um fluido por meio de um deslocamento individual e ordenado das mesmas por um fluxo.
3. Quando o fluido se encontra inteiramente imóvel (estado estacionário), a difusão molecular ocorre devido ao gradiente de concentração.

Uma placa de aço é exposta a em um ambiente rico em carbono, do outro lado um ambiente com baixo carbono. Se é atingido um regime estacionário, calcule o fluxo de difusão do carbono através de uma placa de prata, dado que as concentrações de carbono nas posições a e abaixo da superfície são e , respectivamente. Considerando o coeficiente de difusão .

Para cementar uma engrenagem de aço com 0,2%C a uma atmosfera de 1,6%C em uma elevada temperatura, até que se atinja 0,35%C em uma profundidade de 1,1 mm abaixo da superfície. Determine o período total de cementação quando o coeficiente de difusão for de 2x 10 -7 m²/s.

O coeficiente de difusão do cobre no alumínio a 300ºC e 520ºC são respectivamente 3,21 X10-11 e de 2,21 X 10-12 m2 /s. Determine o tempo aproximado a 300ºC que determinará o mesmo efeito de difusão em termos de concentração de cobre em um ponto no alumínio análogo a 8 h de tratamento térmico a 520ºC.