Compare os três grupos de materiais (metálicos, cerâmicos e poliméricos) quanto às seguintes propriedades:
(Sugestão: pesquise, ao menos 3 materiais e obtenha as propriedades, observe as unidades!)
e. Módulo de Elasticidade.
(Sugestão: pesquise, ao menos 3 materiais e obtenha as propriedades, observe as unidades!)
e. Módulo de Elasticidade.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente precisa comparar três grupos de materiais—metálicos, cerâmicos e poliméricos—em relação ao módulo de elasticidade. Módulo de elasticidade é uma propriedade que mostra o quanto um material resiste à deformação quando você aplica uma força nele. Para isso, vamos pesquisar pelo menos três materiais de cada grupo, descobrir os valores do módulo de elasticidade deles e ver como eles se comparam. Vamos precisar das unidades corretas também, que geralmente são em gigapascis (GPa).
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é módulo de elasticidade. Ele é representado pela letra E e mede a rigidez de um material. A fórmula básica para calcular a deformação (ε) é:
Onde:
-
é a deformação. -
é a tensão aplicada. -
é o módulo de elasticidade.
Quanto maior o
, mais rígido é o material.
Passo 3
Agora, vamos selecionar três materiais de cada grupo e pesquisar seus módulos de elasticidade:
Metálicos:
- Aço carbono: Aproximadamente 210 GPa.
- Alumínio: Cerca de 69 GPa.
- Titânio: Em torno de 116 GPa.
Cerâmicos:
- Alumina (óxido de alumínio): Aproximadamente 370 GPa.
- Sílica (dióxido de silício): Cerca de 70 GPa.
- Zirconia: Em torno de 200 GPa.
Poliméricos:
- Polietileno de alta densidade (PEAD): Aproximadamente 0,8 GPa.
- Polipropileno: Cerca de 1,5 GPa.
- Nylon: Em torno de 2,8 GPa.
Passo 4
Vamos comparar os valores:
- Metais: Varia de 69 GPa (alumínio) a 210 GPa (aço).
- Cerâmicos: De 70 GPa (sílica) a 370 GPa (alumina).
- Polímeros: Muito mais baixos, de 0,8 GPa a 2,8 GPa.
Isso mostra que, em geral, os cerâmicos têm o maior módulo de elasticidade, seguidos pelos metais. Os polímeros têm módulos bem menores, o que os torna muito mais flexíveis.
Passo 5
Explicando o porquê dessas diferenças:
- Metálicos têm ligações metálicas fortes, mas flexíveis, o que lhes confere boa rigidez e também ductilidade.
- Cerâmicos possuem ligações iônicas ou covalentes muito fortes e rígidas, tornando-os extremamente duros, mas também quebradiços.
- Polímeros têm cadeias moleculares longas e flexíveis com ligações mais fracas, resultando em baixa rigidez e alta flexibilidade.
Resposta
Resumindo, entre os grupos analisados, os material cerâmicos apresentam os maiores módulos de elasticidade (até 370 GPa), seguidos pelos metálicos (entre 69 e 210 GPa) e, por último, os poliméricos com módulos significativamente menores (0,8 a 2,8 GPa). Isso significa que cerâmicos são os mais rígidos, metálicos têm boa rigidez com alguma flexibilidade, e poliméricos são muito mais flexíveis.