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.

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:
epsilon = sigmaE
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:
  1. Aço carbono: Aproximadamente 210 GPa.
  2. Alumínio: Cerca de 69 GPa.
  3. Titânio: Em torno de 116 GPa.
Cerâmicos:
  1. Alumina (óxido de alumínio): Aproximadamente 370 GPa.
  2. Sílica (dióxido de silício): Cerca de 70 GPa.
  3. Zirconia: Em torno de 200 GPa.
Poliméricos:
  1. Polietileno de alta densidade (PEAD): Aproximadamente 0,8 GPa.
  2. Polipropileno: Cerca de 1,5 GPa.
  3. 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.

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